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Projeto
Mestrado em Engenharia de Conceção e Desenvolvimento de Produto
Conceção e Desenvolvimento de Caixa de relógio em
Dióxido de Zircónio
Tiago Emanuel Inez Bárbara
Leiria, Março, 2019
Projeto
Mestrado em Engenharia de Conceção e Desenvolvimento de Produto
Conceção e Desenvolvimento de Caixa de Relógio em
Dióxido de Zircónio
Tiago Emanuel Inez Bárbara
Dissertação de Mestrado realizada sob a orientação do Doutor Carlos Alexandre Bento
Capela, Diretor da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria
e coorientação do Doutor Marcelo Rudolfo Calvete Gaspar, Professor na Escola Superior de
Tecnologia e Gestão no Instituto Politécnico de Leiria.
Leiria, Março, 2019
ii
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iii
Dedicatória
Gostaria de dedicar este trabalho à Filipa Lourenço, que me ajuda a superar e melhorar
todos os dias.
iv
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v
Agradecimentos
Quero agradecer ao Doutor Carlos Capela, Professor Coordenador na Escola
Superior de Tecnologia e Gestão no Instituto Politécnico de Leiria por toda a ajuda
prestada quando quis desenvolver um projeto pessoal e ao Doutor Marcelo Rudolfo
Calvete Gaspar, Professor na Escola Superior de Tecnologia e Gestão no Instituto
Politécnico de Leiria, incansável no seu apoio para que eu conseguisse produzir o
melhor trabalho cumprindo o prazo delineado
Deixo ainda um agradecimento ao Sr. Machado, da Machado & Silveira, Lda. que
permitiu que executasse os provetes nas oficinas da sua empresa.
Quero também agradecer aos meus pais, Ana Paula Inez e Carlos Bárbara, que sempre
me educaram buscando novas metas e novos patamares. O apoio que me deram ao crescer
foi essencial para ter a coragem de procurar e lutar pelo meu lugar.
Mas a minha fundação é a minha cara-metade, Filipa Lourenço. Por todo o tempo que
passou para que tivesse as melhores condições para desenvolver este projeto.
E finalmente, um agradecimento ao meu antigo patrão, Michael Wilson. Ele trouxe o
desenvolvimento e o fabrico de relógios para a minha vida, e agora é altura de seguir o meu
próprio caminho.
vi
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vii
Resumo
Estudo de projeto para desenvolvimento de um relógio de pulso recorrendo a materiais
de última geração que melhorem o valor e apelo do produto face ao padrão utilizado na
indústria, o aço inoxidável AISI 316L.
Várias técnicas e metodologias de diferentes campos foram usadas para criar e
desenvolver um produto que atenda às condições impostas, que tenha colocação no mercado
e os méritos de um produto viável.
Foi estudado o mercado recorrendo a questionários, entrevistas e revisão bibliográfica
para identificar os requerimentos do projeto e gerar as especificações do produto.
Durante a fase de Design, geraram-se vários conceitos recorrendo a um mapa de
conceitos que foram posteriormente desenvolvidos, culminando em dois conceitos finais,
testados recorrendo a técnicas de prototipagem virtual e física.
Posteriormente, procurou-se otimizar o projeto avaliando os protótipos semi-
funcionais gerados, identificando as áreas a ser melhoradas e desenvolvendo soluções que
dessem resposta às melhorias propostas.
Por fim validou-se o projeto utilizando uma ferramenta de Desenvolvimento da
Função Qualidade e comparando as características e especificações do produto gerado contra
os principais concorrentes em relação aos requerimentos do consumidor.
A metodologia utilizada para o desenvolvimento do projeto, é uma variante do Design
for Six Sigma, composta pelas fases Identificação, Design, Otimização e Verificação.
Palavras chave: (Engenharia, relógio, materiais, alternativos, propriedades
mecânicas, design)
viii
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ix
Abstract
Design study to develop a wristwatch using state-of-the-art materials that improve the
value and appeal of the product against the standard used in the industry, AISI 316L stainless
steel.
Several techniques and methodologies from different fields have been used to create
and develop a product that meets the conditions imposed, which has a marketability and the
merits of a viable product.
The market was studied using questionnaires, interviews and bibliographic review to
identify project requirements and generate product specifications.
During the Design phase, several concepts were generated using a concept map that
were later developed, culminating in two final concepts, tested using virtual and physical
prototyping techniques.
Subsequently, we tried to optimize the project by evaluating the semi-functional
prototypes generated, identifying the areas to be improved and developing solutions that
would respond to the proposed improvements.
Finally, the project was validated using a Quality Function Development tool and
comparing the characteristics and specifications of the product generated against the main
competitors in relation to the requirements of the consumer.
The methodology used for the development of the project is a variant of Design for
Six Sigma, composed by the phases Identification, Design, Optimization and Verification.
Keywords: (Engineering, Watch, Alternative (…) materials, Mechanical properties,
Design, Research)
x
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xi
Lista de figuras
Figura 1 – Rolex Millgauss, exemplo de caixa redonda [8] ………………………………12
Figura 2 – Tag Heuer Mónaco, exemplo de caixa quadrada [9] ......................................... 12
Figura 3 – Audemars Piguet Millenary, exemplo de caixa oval [10] .................................. 12
Figura 4 – Audemars Piguet Royal Oak, exemplo de caixa octogonal [11] ....................... 12
Figura 5 – Grand Seiko SBGA109, exemplo de suportes de bracelete curvos [13]............ 13
Figura 6 – Dievas Vortex, exemplo de suportes de bracelete angulados [14]..................... 13
Figura 7 – Zelos Chroma, exemplo de relógio sem suportes de bracelete [15] .................. 13
Figura 8 – Casio G-Shock Frogman, exemplo de relógio assimétrico [12] ........................ 13
Figura 9 – Nomos Tangente, exemplo de suportes de bracelete a direito [16] ................... 14
Figura 10 - Rolex Submariner, exemplo de aro rotativo com escalas [17] ......................... 14
Figura 11 – Mostrador tipo sandwich, Panerai Luminor Marina [18]................................. 14
Figura 12 – Diferentes estilos de ponteiros de relógio [19] ................................................ 15
Figura 13 – Piaget Altiplano, exemplo de mostrador tipo esqueleto [20] ........................... 15
Figura 14 - Exemplo do processo de torneamento e fresagem [40], [41] ........................... 20
Figura 15 – Exemplo que maquinação por roda abrasiva [44] ............................................ 21
Figura 16 – Exemplo de forjamento a quente em molde fechado [49] ............................... 22
Figura 17 - Estereolitografia: (1) a camada inicial de resina curada por laser; e (2) a peça
começa a ganhar forma após várias camadas curadas [51]. ................................................ 23
Figura 18 – Exemplo de peça fabricada por SLA [53]. ....................................................... 24
Figura 19 – Processo de Sinterização por Laser Seletiva [54]. ........................................... 24
Figura 20 – Exemplo de peça fabricada por SLS [53]. ....................................................... 25
Figura 21 – Processo de Modelagem Deposição Fundida [58] ........................................... 26
Figura 22 – Exemplo de peça produzida por FDM [53]. .................................................... 26
Figura 23 – Processo de modelagem por laminação (LOM)[59] ........................................ 27
Figura 24 – Exemplo de peças em fibra de carbono produzidas por LOM [60] ................. 28
Figura 25 – Processo de Impressão 3D (3DP) [59] ............................................................. 29
Figura 26 – Exemplo de peça fabricada por 3DP em carbono [61] .................................... 29
Figura 27 – Processo de fabrico por Fusão por Feixe de Eletrões (EBM) [59] .................. 30
Figura 28 – Exemplos de peças em Ti64Al4V produzidas por EBM, antes e depois de
maquinação [64] .................................................................................................................. 30
Figura 29 – Processo de fabricação por DLP [68]............................................................... 31
xii
Figura 30 – Exemplo de peça produzida por DLP [66] ...................................................... 32
Figura 31 – Processo de deposição de vapor físico (PVD) [69] ......................................... 33
Figura 32- Microdureza de AISI 316L virgem e implantado com iões de Nitrogénio e Árgon
[80]. ..................................................................................................................................... 37
Figura 33- Gráfico de Stress-Tensão para o AISI 316L [82] .............................................. 38
Figura 34 – Braços de suspenção do Lamborghini Sesto Elemento em Forged Composite®
[26] ...................................................................................................................................... 40
Figura 35 – Processo de indentação em folha de CFRP [87] .............................................. 40
Figura 36 – Provete montado em Zwick Z100 .................................................................... 43
Figura 37 – Pormenor da deformação do provete em Zwick Z100 .................................... 43
Figura 38 – Máquina de testes DMA Tritec 2000 DMA .................................................... 44
Figura 39- Exportação anual de relógios de pulso por país, em milhares de milhão de dólares
US [93]. .............................................................................................................................. 46
Figura 40- Consumidores por faixas etárias ........................................................................ 47
Figura 41- Dispersão geográfica dos consumidores ........................................................... 48
Figura 42-Probabilidade de comprar face ao preço ............................................................ 49
Figura 43 – Complicações que o cliente-tipo já possui ....................................................... 50
Figura 44 - Complicações desejadas pelo cliente-tipo, mas que não possui ....................... 50
Figura 45- Estilos de relógios mais desejados pelo cliente-tipo ......................................... 51
Figura 46 – Tamanho de caixa mais desejado pelo cliente-tipo ......................................... 51
Figura 47 – Características mais importantes para o cliente-tipo ....................................... 52
Figura 48 – Preferência de estilo de bracelete tendo em conta o aspeto estético ................ 52
Figura 49 - Preferência de estilo de bracelete tendo em conta o conforto .......................... 53
Figura 50 – Preferência do mecanismo tendo em conta o país de origem .......................... 53
Figura 51 – Mapa conceptual de ideias propostas após revisão bibliográfica– .................. 56
Figura 52 – Esboços do primeiro conceito .......................................................................... 58
Figura 53 – Sketches para um conceito inspirado nos anos 70 ........................................... 59
Figura 54 - Esboço inicial do design para o mostrador ....................................................... 59
Figura 55 – Gráfico de tensão/deslocamento dos provetes de AISI 316L obtido no teste de
flexão em 3 pontos .............................................................................................................. 64
Figura 56 – Gráfico de variação do módulo de memória em função da temperatura dos
provetes de AISI 316L obtido no teste DMA ..................................................................... 65
Figura 57 – Vista em secção do primeiro projeto de conceito inicial ................................. 66
Figura 58 – Exemplo do encaixe rápido considerado para o relógio a desenvolver [96] ... 67
xiii
Figura 59 – Vista em seção da caixa de relógio com furos em angulo ............................... 68
Figura 60 - Vista em seção da caixa de relógio com furo ponta a ponta ............................. 68
Figura 61 - Modelo 3D do primeiro projeto de conceito inicial .......................................... 69
Figura 62 – Renderização fotorealistica do primeiro projeto de conceito inicial ................ 70
Figura 63 - Vista em secção do segundo projeto de conceito inicial .................................. 71
Figura 64 – Modelo 3D do segundo projeto de conceito inicial ......................................... 71
Figura 65 – Renderização fotorealistica 3D do segundo projeto de conceito inicial .......... 72
Figura 66 – Processo de Direct Light Projection [68] ......................................................... 73
Figura 67 – Os dois protótipos com conceitos distintos ...................................................... 73
Figura 68 – Vista lateral dos dois protótipos e suas características geométricas ................ 74
xiv
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xv
Lista de tabelas
Tabela 1 – Categorias de Design for X (adaptado) [7] .......................................................... 7
Tabela 2 – Processos típicos do ciclo de vida de um processo/produto. Ciclos do processo
de desenvolvimento são as fases 1-4. [3] .............................................................................. 9
Tabela 3 – Tabela comparativa de sistemas CAD existentes com e sem integração na nuvem
[39]. ..................................................................................................................................... 18
Tabela 4 - Composição química do aço inoxidável AISI 316L [78] ................................... 37
Tabela 5 - Resultados de testes de impacto Charpy e Izod em provetes AISI 316L [79] ... 38
Tabela 6 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para o AISI 316L ........................... 39
Tabela 7 – Propriedades de alumio e materiais compósitos [26] ........................................ 41
Tabela 8 – Resultados do teste Izod [86] ............................................................................. 41
Tabela 9 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para o Forged Carbon® ................. 41
Tabela 10 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para a Zirconia ............................. 42
Tabela 11 - Idade versus Orçamento ................................................................................... 48
Tabela 12 - Avaliação numérica da probabilidade de compra ............................................ 49
Tabela 13 - Avaliação dos diferentes estilos de relógio ...................................................... 51
Tabela 14 - Avaliação do desejo referente ao tamanho da caixa do relógio ....................... 51
Tabela 15 – Avaliação das características mais importantes para o cliente-tipo................. 52
Tabela 16 – Avaliação do desejo do cliente-tipo tendo em conta o país de origem do
mecanismo ........................................................................................................................... 53
Tabela 17 – Tabela de propriedades para o AISI 316L, Forged Composite® e YTZP ...... 60
Tabela 18 – Análise SWOT do AISI 316L como material para caixa de relógio ............... 61
Tabela 19 - Análise SWOT do Forged Composite® como material para caixa de relógio 61
Tabela 20 - Análise SWOT do YTZP como material para caixa de relógio ....................... 62
Tabela 21 - Tabela de resultados do teste de flexão em 3 pontos, Carga máxima (P), Tensão
máxima (σmax), Elongamento à tensão máxima (ε), Módulo de Young (E) e R2 ................ 64
Tabela 22 – Tabela de resultados do módulo elástico em relação á temperatura ................ 65
Tabela 23 – Análise do custo de fabrico.............................................................................. 76
xvi
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xvii
Lista de acrónimos
3DP – 3D Printing (Impressão 3D)
CAD – Computer Aided Design (Desenho Assistido por Computador)
CAPP – Computer Aided Process Planning (Planeamento de Processo Assistido por
Computador)
CFRP – Plásticos reforçados com Fibra de Carbono
DLP – Direct Light Processing (Projeção de Luz Direta)
DMA – Dynamic mechanical Analysis (Análise Mecânica Dinâmica)
EBM – Electron Beam Melting (Fusão por Feixe de Eletrões)
FDM – Fused Deposition Modeling (Modelação por Deposição de Material Fundido)
LOM – Laminated Object Modeling (Construção de Objetos por Lâminas)
MOQ – Minimum Order Quantity (Quantidade Mínima de Encomenda)
PVD – Physical Vapor Deposition (Deposição Física em Fase de Vapor)
QFD – Quality Function Deployment (Desenvolvimento da Função Qualidade)
SLA - Estereolitografia
SLS - Sinterização Seletiva por Laser
SWOT – Strengths Weaknesses Opportunities Threats (Forças, Fraquezas, Oportunidades,
Ameaças)
UV – (Luz) Ultravioleta
YTZP – Zirconia estabilizada com Yttria
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xix
Índice
DEDICATÓRIA III
AGRADECIMENTOS V
RESUMO VII
ABSTRACT IX
LISTA DE FIGURAS XI
LISTA DE TABELAS XV
LISTA DE ACRÓNIMOS XVII
ÍNDICE XIX
1. INTRODUÇÃO 1
1.1. Enquadramento 1
1.2. Estrutura do texto da dissertação 1
1.3. Objetivos 2
2. ESTADO DE ARTE 5
2.1. Introdução/Enquadramento 5
2.2. Desenvolvimento de novos produtos 5
2.2.1. Filosofia/Etapas de desenvolvimento 6
2.2.2. Design for X 7
2.2.3. Design for Six Sigma 8
2.3. Estado da Arte em Relógios de Pulso 10
2.3.1. Mecanismos 10
2.3.2. Estética e Geometria 11
2.3.3. Proteção 15
2.3.4. Materiais 16
2.4. Processos/Tecnologias 17
2.4.1. Modelação/Prototipagem Virtual 17
2.4.2. Fabrico Subtrativo/Convencional 19
2.4.2.1. Maquinação por corte de apara 19
2.4.2.2. Maquinação por abrasão 21
2.4.2.3. Forjamento 22
2.4.3. Métodos de Fabricação Aditiva 23
2.4.3.1. Estereolitografia (SLA) 23
2.4.3.2. Sinterização Laser Seletiva (SLS) 24
2.4.3.3. Modelagem por Deposição Fundida (FDM) 25
2.4.3.4. Modelação de Objetos por Laminação (LOM) 27
xx
2.4.3.5. Impressão 3D (3DP) 28
2.4.3.6. Fusão por Feixe de Eletrões (EBM) 30
2.4.3.7. Projeção Direta de Luz (DLP) 31
2.4.4. Physical Vapor Deposition – PVD 32
2.4.5. Técnicas de Processamento de Cerâmicos 33
2.5. Questão da Investigação 34
3. MATERIAIS E MÉTODOS 35
3.1. Introdução e Enquadramento 35
3.2. Identificação das Necessidades 35
3.3. Metodologias e Ensaios Laboratoriais 36
3.3.1. Descrição de materiais 36
3.3.1.1. AISI 316L 36
3.3.1.2. Forged Composite® 39
3.3.1.3. Zirconia 42
3.3.2. Ensaios experimentais 42
4. ANÁLISE DE RESULTADOS E DESIGN 45
4.1. Introdução e Enquadramento 45
4.2. Estudo de Benchmarking 46
4.3. Necessidades dos Clientes 47
4.3.1. Cliente-tipo 47
4.3.2. Faixa de preço 49
4.3.3. Características do produto 50
4.4. Especificação de Projetos 54
4.5. Geração de Conceitos 55
4.6. Seleção de Conceitos 60
4.7. Teste de Conceitos 63
4.8. Arquitetura do Produto 66
4.9. Design for Manufacturing 67
4.10. Prototipagem 69
4.10.1. Prototipagem Virtual 69
4.10.2. Prototipagem de modelos de teste 72
4.11. Otimização 74
4.12. Verificação 75
4.13. Trabalhos Futuros 76
5. CONCLUSÃO 79
5.1. Introdução 79
5.2. Considerações 79
5.3. Limitações e trabalhos futuros 80
xxi
BIBLIOGRAFIA 83
ANEXOS 93
Anexo 1 – Questionário para estudo de mercado 93
Anexo 2 – Quality Function Deployment 99
xxii
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1
1. Introdução
1.1. Enquadramento
O autor propõe o estudo necessário para desenvolvimento de um novo relógio de pulso
em material exótico que responda às necessidades do mercado.
É feito um trabalho de pesquisa onde se procura obter a informação sobre os materiais
geralmente utilizados em relógios e os materiais que o autor considera para construção deste
novo produto, bem como o estado da arte dos métodos de fabrico utilizados no fabrico de
relógios ou técnicas de processamento dos materiais considerados para garantir que os objetivos
a que o autor se propõe são atingidos.
Técnicas de prototipagem, física e virtual, são estudadas e posteriormente aplicadas para
validação de conceitos.
No decorrer do trabalho, o autor espera adquirir mais conhecimentos sobre os materiais
para a construção de relógios e sobre as técnicas de fabricação utilizadas que possam contribuir
para o desenvolvimento de não apenas este, mas também de projetos futuros a que o autor se
proponha.
Ao longo do trabalho desenvolvido, o autor propõe desenvolver um protótipo semi-
funcional do conceito desenvolvido ao longo do trabalho e subsequente validação do mesmo.
1.2. Estrutura do texto da dissertação
A presente dissertação encontra‐se estruturada em cinco secções abaixo apresentadas:
No primeiro capítulo realiza‐se um enquadramento do estudo que se propõe levar a cabo,
seguido do enquadramento no âmbito do Mestrado em Engenharia de Conceção e
Desenvolvimento de Produto. Aponta‐se ainda a motivação para a realização deste trabalho,
assim como para os resultados expectáveis com a sua conclusão. Por fim, termina‐se este
subcapítulo com a síntese da estrutura do texto da dissertação e a definição dos objetivos do
presente estudo.
No segundo capítulo será feita uma revisão bibliográfica ao estado da arte dos relógios
de pulso, olhando aos mecanismos, materiais utilizados na construção de relógios de pulso e
2
tratamentos de superfície utilizados. As técnicas de fabricação que sejam utilizadas na
construção de relógios de pulso serão revistas. Também será alvo de revisão bibliográfica vários
métodos de fabricação aditiva, com o intuito de criar um protótipo do relógio.
Já o terceiro capítulo será dedicado á análise das metodologias e dos processos utilizados.
Serão descritas as metodologias utilizadas na recolha de dados, o procedimento experimental
dos ensaios de materiais levados a cabo bem como a metodologia aplicada ao desenvolvimento
do design final, estético e mecânico.
O quarto capítulo é composto pela apresentação e discussão dos resultados obtidos através
da análise dos dados gerados e validade dos mesmos. Discutir-se-ão os resultados da pesquisa
de mercado, da revisão bibliográfica dos materiais e comparar-se-á a sua validade com os
ensaios experimentais realizados. Será avaliado o resultado do design final e protótipos
fabricados em relação aos dados obtidos no estudo de mercado.
Por fim, o último capítulo da dissertação é dedicado á discussão dos resultados obtidos
durante a pesquisa levada a cabo ao longo deste trabalho. Serão apresentadas quaisquer
considerações que o autor considere relevantes e também será proposto um plano de trabalhos
futuros com vista ao continuo desenvolvimento do tema de estudo.
1.3. Objetivos
O trabalho proposto visa desenhar e desenvolver um relógio executado num material
exótico, que deve comunicar ao desejo do novo mercado global, impulsionado pela rápida troca
de informações e facilidade de compra, associado á venda on-line e ao crowdsourcing.
O autor propõe desenvolver um relógio de pulso em material exótico após verificar por
revisão bibliográfica e experiência pessoal que existe um gap no mercado para este tipo de
produto nas gamas de entrada de relógios de luxo.
Por ter intenção de criar uma empresa de desenvolvimento e fabrico de relógios, bem
como colocar no mercado um novo relógio de pulso, o autor decide estudar o desenvolvimento
do caso específico de um relógio em material exótico.
Os objetivos a que se propõe são a identificação do mercado, dos materiais e tecnologias
possíveis para o desenvolvimento de um relógio, geração de ideias, conceitos e protótipos
físicos e virtuais.
3
Os campos de investigação abordados são pesquisa de mercado, tecnologias de fabrico
aditivo e subtrativo utilizado na fabricação de relógios, estudo de materiais e tecnologias de
manipulação dos mesmos.
4
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5
2. Estado de Arte
2.1. Introdução/Enquadramento
Serve o presente capítulo para expor e descrever o estado da arte relativo às áreas de
interesse para o desenvolvimento de um novo produto, nomeadamente um relógio de pulso
fabricado a partir de materiais alternativos aos que se encontram atualmente disponíveis no
mercado.
Neste sentido, são apresentadas as metodologias existentes para a conceção e
desenvolvimento de novos produtos, incluindo as etapas de desenvolvimento convencionais, a
abordagem de gestão multidimensional de projeto de produtos complexos (Design for X) e uma
abordagem Lean de projeto designada por: Design for Six Sigma.
É também discorrido o estado da arte relativamente ao produto a desenvolver: um relógio
de pulso. Nesse pronto, o enfoque é colocado principalmente nas áreas estética e funcional,
nomeadamente o mecanismo do relógio e os materiais previstos para o fabrico da caixa,
descrevendo-se ainda as principais características estéticas utilizadas atualmente nas caixas de
relógios de pulso comercializados no mercado.
Por fim, caracteriza-se o estado das tecnologias utilizadas na prototipagem e no fabrico
dos materiais considerados no âmbito deste projeto. Ao nível de prototipagem é revisto o estado
de arte relativo aos métodos de fabrico aditivo e da modelação 3D assistida por computador
(3D CAD). Os métodos de fabricação expostos neste capítulo incidem sobre as técnicas de
processamento de materiais metálicos, materiais compósitos e de materiais cerâmicos.
2.2. Desenvolvimento de novos produtos
O autor aborda neste subcapítulo diferentes metodologias para o desenvolvimento de
novos produtos. São descritas as diferentes etapas de desenvolvimento de um novo produto
com base em distintas abordagens complementares: os processos convencionais de
desenvolvimento de novos produtos, abordagem de gestão multidimensional de projeto de
produtos complexos (Design for X) e uma abordagem Lean de projeto, o Design for Six Sigma.
6
2.2.1. Filosofia/Etapas de desenvolvimento
Tradicionalmente o processo de desenvolvimento de um novo produto segue uma ordem
que pode ser caracterizada de acordo com a seguinte sequência de eventos [1]:
• Fase 0 – Impulso/Idealização
Esta fase pode ser promovida por uma variedade de fatores, como o desenvolvimento de
nova tecnologia, novas ideias recorrendo a tecnologia existente, a necessidade de atualizar um
produto ou a identificação de uma nova ideia de negócios através de um estudo de mercado.
• Fase 1 – Identificação das necessidades do cliente e do negócio/produto
Pretende-se nesta fase estudar quais os requerimentos do consumidor-alvo de forma a
garantir que o produto desenvolvido tenha os méritos necessários para ter sucesso no mercado.
São também efetuados estudos de viabilidade, que procuram garantir que a relação
custo/qualidade é competitiva para que o produto desenvolvido tenha sucesso.
• Fase 2 – Desenvolvimento de conceito
Na segunda fase, tipicamente, traduz-se as necessidades e características identificadas
num conceito geral. Caracteriza-se o produto e definem-se as especificações para cumprir os
requisitos funcionais. Nesta fase é também definido o conceito final e inicia-se o processo de
modelação ou desenho em papel, incluindo a arquitetura do produto.
• Fase 3 – Prototipagem
O objetivo da fase de prototipagem é a validação do conceito através da geração de
protótipos físicos ou virtuais e verificação do cumprimento dos requisitos funcionais. Deve-se
desenvolver um modelo detalhado até ao mais baixo nível com a correta implementação de
funções.
• Fase 4 – Preparação do processo de fabricação/Lançamento do produto
Durante a quarta fase, deve-se finalizar o desenvolvimento do processo de fabricação,
testar o processo de fabrico, otimizar o mesmo e posteriormente proceder á sua validação.
• Fase 5 – Produção
Durante a produção, é feito o controlo de operações e gestão de fornecedores e
componentes.
7
Esta metodologia apresenta várias vantagens, entre elas a possibilidade de se utilizar a
passagem entre diferentes fases como pontos de verificação de qualidade do produto, como
portões onde o produto tem de cumprir com um grupo de requerimentos específicos para poder
passar à fase seguinte [2]. Por outro lado, o tempo que demora a colocar um produto no mercado
pode ser mais demorado, e os recursos são também desperdiçados já que o produto não pode
avançar no processo de desenvolvimento se, numa fase, uma determinada área estiver concluída
e outra não estiver terminada. Como não há sobreposição de fases a comunicação é menor assim
como a multi-aprendisagem e transferência de conhecimentos [3].
É adequado quando o tamanho do projeto torna impossível a rápida comunicação de
grandes quantidades de informações, como no desenvolvimento na industria aeroespacial ou
em casos onde seja desejável que a administração tenha um maior controlo sobre o projeto [3].
2.2.2. Design for X
A conceção e desenvolvimento de novos produtos são assistidos por um conjunto de
metodologias que visam otimizar os processos, melhorar a qualidade do produto e evitar
desperdício de recursos das equipas de desenvolvimento enquanto estas procuram as melhores
soluções para os problemas propostos.
Uma destas abordagens é a gestão multidimensional de projeto de produtos complexos,
designada por Design for X. Nesta abordagem ao projeto de produtos complexos visa-se a
otimização das soluções de projeto em função de diversos parâmetros, designados
genericamente por X. Os parâmetros considerados podem ser a otimização do processo de
fabrico, de montagem ou desmontagem do produto, aspetos estéticos, fiabilidade e, ainda, a
sustentabilidade[4].
A metodologia de Design for X apresenta-se como uma mais valia para a redução dos
custos no desenvolvimento e na vida do produto, melhorando a qualidade e a satisfação do
cliente, como ainda a otimização do tempo de resposta na geração de conceitos, permitindo
uma transição para técnicas de fabrico mais rápidas e homogéneas, que visam facilitar a
prevenção de defeitos em fases mais iniciais, assim como uma maior flexibilidade na fase de
desenvolvimento [5].
As principais ferramentas de Design for X podem ser agrupadas em 4 categorias
independentes, conforme se ilustra na tabela abaixo.
Tabela 1 – Categorias de Design for X (adaptado) [5]
8
Categorias Características Benefícios/ Desvantagens
Diretrizes de conceção • Depende do designer e seu
discernimento
• Fácil de entender
• Estimula a criatividade
• Excessivamente simplista
• Difícil saber quais diretrizes seguir
• Nenhum efeito quantificado nas
decisões
Ferramentas de avaliação do
design • Avaliações qualitativas e
quantitativas
• Algumas ferramentas são
baseadas em computador
• Avaliações quantitativas fornecem
resultados quantificáveis
Ferramentas de avaliação CAD • Adequado ao projeto
detalhado
• Design for Manufacturing
• Design for Assembly
• Processo automatizado
• Interpretação do design através do
modelo virtual
• Previne erro humano
• Resultados analíticos
automatizados
Ferramentas de avaliação
CAPP (computer aided process
planning)
• Desenvolvido para certos
aspetos de fabricação e
assemblagem de componentes
• Processo criado automaticamente
• Avaliação precisa do ciclo de vida
• Evita problemas do Design for X
Em suma, o Design for X procura otimizar o projeto destacando características
preferenciais para uma áreas específica, como é o caso do Design for Manufacturing (projeto
para o fabrico) ou Design for Assembly (projeto para a montagem), mas pode ser aplicado
sucessivamente, identificando melhorias no produto que resultam em resultados positivos para
várias áreas. Podem surgir situações em que a melhoria de um aspeto contribua positiva ou
negativamente para outro e neste caso a avaliação dos ganhos ou perdas gerais no conceito pode
ser feita recorrendo às ferramentas do Design for X.
2.2.3. Design for Six Sigma
No âmbito do presente estudo, que visa desenvolver um relógio de pulso com
características distintivas, procurou-se desenvolver um projeto que permita responder às
necessidades específicas do mercado atual. Assim, na fase de desenvolvimento, foram
utilizadas preferencialmente ferramentas associadas à abordagem de projeto designadas por
Design for Six Sigma que visam a obtenção de um projeto sólido e de um produto final que
venha a superar as espectativas iniciais dos consumidores.
Assim, pode definir-se o Design for Six Sigma como sendo um conjunto de ferramentas
que permitam melhorar a qualidade do produto no seu ciclo de vida [1].
9
Tabela 2 – Processos típicos do ciclo de vida de um processo/produto. Ciclos do processo de
desenvolvimento são as fases 1-4. [1]
Foi utilizada como ferramenta a abordagem de Design for Six Sigma para estruturar as
fases de projeto, na forma de IDOV, ou seja, Identificação, Design, Otimização e Verificação.
Foram utilizadas as metodologias de pesquisa de mercado para identificar as necessidades do
consumidor, Desenvolvimento da Função de Qualidade/Quality Function Deployment (QFD),
comparação e benchmarking.
Caracterizaram-se as necessidades do consumidor, traduziram-se as mesmas em
especificações do produto, por forma a garantir a qualidade do produto final e foram avaliadas
as áreas passíveis de melhoria utilizando pesquisa e revisão de literatura. Estudou-se o material
mais utilizado no fabrico de relógios recorrendo a ensaios experimentais e comparado com os
materiais alternativos abordados na revisão do Estado da Arte.
Para definir o design final de acordo com as características exigidas e garantir que será
desenvolvido com as especificações adequadas, foram aplicadas diferentes metodologias
incluindo brainstorming e análise SWOT para comparar os materiais alternativos como
standard da indústria, o AISI 316L.
5 - Melhoria de processo/produtoMelhoria do processo/produto sem alterar as
guias geraisAjustar o processo/produto ás variações no
mercado
4 - Operações rotineiras de processo
Gerir processo/produto Corrigir erros
3 - Design e DesenvolvimentoDesign
detalhadoNovos
processosDepuração de
errosValidação Lançamento
2 - Desenvolvimento do ConceitoConceito do produto, comentários do
consumidor/clientePesquisa de mercado, aprovação de conceito
1 - Motivação/IdealizaçãoRazões para desenvolver novo
processo/produtoIdeias para novos processos/produtos
10
Duas alternativas foram elaboradas, ambas respondendo ás necessidades do consumidor
e recorrendo a software de Desenho Assistido por Computador 3D foram desenvolvidos
modelos virtuais dos dois conceitos de design. Executaram-se protótipos dos dois conceitos
propostos, recorrendo a métodos de fabricação aditiva. Posteriormente utilizaram-se os
protótipos para comparação recorrendo a entrevistas e avaliação física dos modelos.
O refinamento de peças foi então aplicado para otimizar o projeto, seguindo as
necessidades específicas de fabricação do material alternativo escolhido e após avaliação de
possíveis melhorias.
Desta forma, o autor procura integrar conceitos, ferramentas e metodologias do “Design
for Six Sigma” para atingir um nível de qualidade que iguale ou supere as espectativas do
consumidor recorrendo ao mínimo de tentativa e erro e otimizando o processo de
desenvolvimento de um novo relógio de pulso.
2.3. Estado da Arte em Relógios de Pulso
Os relógios de pulso são definidos essencialmente pelo mecanismo utilizado para
executar a sua função primária e pelas características da caixa.
O coração de um relógio de pulso é o seu mecanismo, já que é este o componente
responsável pela função mais primária de um relógio: indicar as horas ou a passagem de tempo.
Pode ser caracterizado pela tecnologia empregue para medir o tempo e também pelas funções
extra que oferece.
A caixa de um relógio de pulso tem a função primária de proteger o mecanismo dos
elementos externos, incluindo impacto, pó e água. Secundariamente, deve ter um design
estético tal que adorne o utilizador, sendo o acessório mais utilizado por homens.
Podem ser caracterizadas pela forma geométrica, resistência aos elementos ou
estanquicidade e materiais empregues.
2.3.1. Mecanismos
Os dois principais sistemas disponíveis em relógios de pulso, excluindo smartwatches,
são os mecanismos de quartzo, em que uma pilha ou bateria elétrica é a fonte de energia, e os
mecanismos de corda, onde a energia é armazenada por uma mola em tensão.
11
Nos mecanismos de quartzo, como o nome indica, é utilizado um oscilador eletrónico
com um cristal de quartzo para contar o tempo. A corrente elétrica da pilha é transformada num
sinal de frequência muito estável quando passa pelo oscilador de quartzo. É um sistema
extremamente preciso, resistente ao impacto e não é necessário dar á corda já que a bateria dura
cerca de 2 anos.
Os mecanismos de corda recorrem a uma mola tensionada para imprimir movimento a
uma série de engrenagens e a um sistema de escapamento para regular o fornecimento de
energia, ou seja, impedir que a mola liberte toda a sua energia armazenada de uma só vez. A
oscilação deste sistema de escapamento tem uma frequência estável para que permita contar o
tempo de forma precisa.
A baixa frequência de oscilação do regulador em mecanismos de corda em comparação
com os mecanismos de quartzo fazem deles sistemas menos precisos, embora sejam mais
desejados pela história e noção de tradição que possuem, mas também pela ideia de não
descartabilidade. O facto de serem sistemas mecânicos e com valor associado relativamente
elevado, faz destes mecanismos geralmente reparáveis e com uma vida útil muito mais longa
que os mecanismos de quartzo.
Tanto os mecanismos de corda como os mecanismos de quartzo têm sistemas de geração
de energia próprios, que vão deste energia solar (específica para os mecanismos de quartzo) ao
aproveitamento dos movimentos naturais do utilizador através de um pendulo que transforma
a energia mecânica em energia potencial elástica (mecanismos de mola) ou energia elétrica
armazenada na bateria. Para prevenir o tensionamento excessivo da mola nos mecanismos
mecânicos, o sistema automático é provido de uma embraiagem deslizante.
A noção de um relógio de pulso como um acessório duradouro criou um desejo acentuado
de mecanismos mecânicos em praticamente todas exceto as gamas mais baixas de relógios de
pulso. Isto pode comprovar-se verificando que a oferta dos principais fabricantes suíços, Patek
Philippe, Vacheron Constantin e Audemars Piguet, apenas contemplam mecanismos de corda.
2.3.2. Estética e Geometria
Esteticamente existem bastante alternativas válidas para o design exterior de um relógio
de pulso, mas podemos identificar e descrever algumas características, incluindo geometria
principal da caixa, dos suportes da bracelete, ponteiros e marcadores de horas/minutos.
12
A forma principal da caixa, pode ter uma de várias formas e características geométricas.
Contam-se entre alguns exemplos o recurso a caixa redonda (figura 1), quadrada (figura 2) ou
oval (figura 3), mas também se identificaram relógios com formas octogonais (figura 4),
hexagonais ou decagonais. A caixa pode ser simétrica ou assimétrica (figura 8).
Figura 1 – Rolex Millgauss, exemplo de caixa
redonda [6]
Figura 2 – Tag Heuer Mónaco, exemplo de
caixa quadrada [7]
Figura 3 – Audemars Piguet Millenary,
exemplo de caixa oval [8]
Figura 4 – Audemars Piguet Royal Oak,
exemplo de caixa octogonal [9]
13
Outra característica nas caixas de relógio são os suportes de bracelete. Estes podem ser
curvos (figura 5) ou angulados (figura 6), e inclusive podem não ser protuberantes. Podem ser
integrados no layout da caixa ou terem o seu design distinto (figura 7).
Figura 5 – Grand Seiko SBGA109, exemplo
de suportes de bracelete curvos [10]
Figura 6 – Dievas Vortex, exemplo de
suportes de bracelete angulados [11]
Figura 7 – Zelos Chroma, exemplo de
relógio sem suportes de bracelete [12]
Figura 8 – Casio G-Shock Frogman,
exemplo de relógio assimétrico [13]
O aro do relógio é também uma característica identificativa de um relógio de pulso que
contribui para o seu reconhecimento e exclusividade. Pode ser fino ou grosso, baixo ou elevado.
Dependendo das funções do relógio pode ter escalas ou ser numerado (e.g. taquímetro) e ser
rotativo (relógios de mergulho).
14
Figura 9 – Nomos Tangente, exemplo de
suportes de bracelete a direito [14]
Figura 10 - Rolex Submariner, exemplo de
aro rotativo com escalas [15]
O mostrador é reconhecido como a cara do relógio e por isso a atenção ao seu design é
de extrema importância. Dependendo das funções do relógio, este pode ter mostradores
secundários (figura 9). O seu design poder ser de natureza simples e legível ou complicado
(figura 13), como é o caso dos mostradores esqueletizados. Pode ser numerado, ou ter apenas
marcadores, que podem ser elevados (figura 10), pintados ou recuados (sandwich) (figura 11).
No caso de ser numerado pode ser utilizada numeração arábica ou romana.
Figura 11 – Mostrador tipo sandwich,
Panerai Luminor Marina [16]
Pode ainda ser caracterizado um
mostrador em função das cores utilizadas, tipo
de tinta/acabamento ou se é texturado
(guilloche).
Podem-se utilizar um dos vários tipos
de ponteiros disponíveis no mercado (figura
12), que podem ter ou não efeito luminescente.
15
Figura 12 – Diferentes estilos de ponteiros
de relógio [17]
Figura 13 – Piaget Altiplano, exemplo de
mostrador tipo esqueleto [18]
2.3.3. Proteção
A capacidade da caixa de um relógio proteger o mecanismo dos elementos está intimamente
ligada à sua estanquicidade e resistência mecânica para não ser facilmente danificado na sua
manipulação, bem como resistir ao impacto e abrasão durante a vida do produto.
Um relógio pode ser estanque à água, ao pó ou a nenhum. Um relógio resistente à água é
qualificado de acordo com a sua estanquicidade a diferentes pressões ou profundidade estática.
Os valores tipicamente atribuídos são 3 Bar/30 metros, 5 Bar/50 metros, 10 Bar/100m, 20
Bar/200 metros em diante. Além da estanquicidade mínima a 100 metros (mais 25% do valor a
que se aplica em teste estático), um relógio de mergulho deve cumprir com outros requisitos
descritos na norma ISO 6425 [19].
Além da estanquicidade, a resistência mecânica do relógio é essencial para que a qualidade
do produto se mantenha durante a sua vida. Ao contrário da estanquicidade, a resistência
mecânica de um relógio de pulso depende menos da arquitetura da caixa e mais do material
escolhido, sendo este o fator mais preponderante para a atribuição das qualidades desejadas. As
qualidades mecânicas mais relevantes num relógio de pulso são a sua capacidade de resistência
ao impacto e abrasão. Estas estão ligadas à tensão máxima admitida e dureza do material
utilizado na caixa.
16
2.3.4. Materiais
A escolha de material mais popular para a caixa é o aço inoxidável, mais especificamente
o aço inoxidável AISI 316L, pela sua durabilidade, resistência ao desgaste e capacidade de ser
possível dar um bom acabamento superficial [20] [21]. É utilizado em marcas de gama alta,
como Omega, mas também em marcas de gama média como Seiko ou Nixon, dado este
geralmente publicitado nos catálogos das marcas como uma característica vantajosa.
O material cerâmico estudado é o dióxido de zircônio, um cerâmico de engenharia muito
duro e relativamente forte que é conhecido por aplicações no campo médico, utilizado em
muitos aparelhos prostéticos na forma de revestimento protetor ou partes feitas integralmente
em dióxido de zircônio [22] [23]. É utilizado raramente em relógios, geralmente de gama alta
em edições especiais.
O Forged Composite® é um material alternativo e recente, também utilizado em relógios
de pulso. Trata-se de um compósito de matriz de vinil-éster reforçado com fibras longas
descontinuas de carbono orientadas aleatoriamente, caracterizado pela sua leveza, resistência
mecânica e aspeto visual distinto [24].
Existem ofertas de vários fabricantes nos materiais acima referidos. O aço inoxidável
AISI 316L é largamente utilizado, mais notavelmente pela Omega, Patek Philippe e IWC [25].
O Forged Carbon ® é utilizado não exclusivamente pela Audemars Piguet [26] mas também
pela TAG Heuer [27] e muitos mais exemplos. A Zirconia é o material empregue no Omega
Speedmaster Dark Side of the Moon [28] e vários modelos da Panerai graças á sua dureza,
resistência ao desgaste e abrasão [29].
Comparando o valor de relógios iguais em que muda apenas o material, observa-se que o
valor do relógio sobe quando se recorre à Zirconia em detrimento do AISI 316L. Exemplo disso
é o Omega Speedmaster, cuja versão em Zirconia tem um preço de venda recomendado de
9,980.00€ [30] face aos 7,200.00€ recomendados pelo fabricante para a versão em AISI 316L
[31]. Da mesma forma, o Forged Carbon® aumenta o valor de venda recomendado pelo
fabricante. Consultando o website de um fabricante cuja oferta inclui relógios semelhantes, com
as mesmas funções, em que apenas difere o material, verifica-se que o modelo oferecido em
Forged Carbon ® tem um preço de venda recomendado de 19,900.00€ [32], consideravelmente
superior aos 4,800.00€ que o fabricante pede pelo modelo em aço inoxidável [33].
17
2.4. Processos/Tecnologias
Nesta secção são apresentados e caracterizados os principais processos tecnológicos
necessários para o fabrico das caixas de relógio, assim como um especial enfoque nos processos
de fabrico aditivo que são usados no fabrico de protótipos semi-funcionais durante as etapas de
teste e validação no desenvolvimento de novos produtos.
Inicialmente revê-se o estado da arte dos sistemas de Desenho Assistido por Computador,
suas vantagens e limitações para o desenvolvimento de novos produtos, de modo particular no
desenvolvimento e projeto de caixas para relógios de pulso.
Em seguida caracterizam-se as técnicas de fabrico convencionais utilizadas atualmente
no processo de construção de caixas de relógio e as técnicas de fabricação aditiva consideradas
para construção de protótipos.
2.4.1. Modelação/Prototipagem Virtual
O presente subcapítulo propõe descrever as capacidades dos sistemas de desenho
assistido por computador (CAD) atualmente existente, as suas necessidades e limitações
aplicadas ao caso específico de desenvolvimento de um novo relógio de pulso.
Os sistemas CAD são uma ferramenta essencial no desenvolvimento de novos produtos
e especialmente em relógios de pulso já que suportam e validam as opções de design estético,
mecânico e industrial anteriormente à fase de prototipagem ou fabricação, diminuindo custos
de desenvolvimento e aumentando a qualidade em cada iteração no processo de
desenvolvimento.
Tratando-se o relógio de pulso como uma assemblagem de elementos, é imperativo que
o software CAD utilizado faça gestão dos componentes individualmente, ou ao nível de peças
individuais, e posteriormente como uma montagem desses componentes, garantindo assim a
harmonia mecânica dos vários elementos que compõem o relógio e permitindo alterações
localizadas. Existem várias ofertas dos principais distribuidores de software CAD no mercado
com esta característica.[34][35]
Evoluções a nível da computação na nuvem vieram colmatar deficiências do software
CAD, quer a nível de colaboração como requisitos mínimos da máquina onde o software é
utilizado. Existem ofertas no mercado em que o software é instalado no computador mas a
18
maior parte do pós-processamento ocorre nos servidores do fornecedor do sistema CAD [35]
ou ofertas que correm na totalidade nos servidores do fornecedor [36].
Existem deficiências e preocupações a nível da utilização de sistemas CAD na nuvem.
Por um lado, a dependência de ligação à internet, que limita o acesso aos documentos e software
caso a ligação não exista ou seja de má qualidade. Outro aspeto é o armazenamento de
documentos com propriedade intelectual/industrial agregada em servidores externos. Com o
amplo acesso à internet disponível atualmente e a crescente preocupação com a privacidade dos
conteúdos guardados em servidores externos, considera o autor que as vantagens dos sistemas
CAD com integração na nuvem ultrapassam largamente as suas desvantagens.
Tabela 3 – Tabela comparativa de sistemas CAD existentes com e sem integração na nuvem
[37].
Integração completa Sem integração/local
Flexibilidade Extremamente flexível. Pode ser
utilizado em mais do que uma
máquina e mais do que uma
plataforma. Desde que exista
acesso á internet, pode-se aceder
ao software e a qualquer modelo.
Inflexível. Limitado ás máquinas onde o
software está instalado e muitas vezes
limitados a nível de sistema operativo
(Windows/PC).
Manutenção Não é necessário atualizar o
software e devido aos requisitos de
hardware serem poucos este
demora mais tempo a tornar-se
obsoleto.
O utilizador deve atualizar o software
para ter acesso a todas a novas
capacidades e características. Muitas
vezes o hardware necessita ser atualizado
para acompanhar a evolução de software.
Custo É vendido como subscrição ou
pago mediante o seu uso. Reduz-se
o custo a nível de hardware (custo
capital) mas aumenta o custo
operacional.
Quer seja utilizada uma licença de
subscrição ou perpétua, existe sempre o
custo das atualizações bem como o
investimento recorrente em atualizações
de hardware.
Colaboração Permite colaboração em tempo
real sem haver a preocupação com
a versão do ficheiro.
Toda a informação está guardada em
ficheiros, sendo que só é possível um
utilizador trabalhar numa versão do
ficheiro de cada vez. É necessário trocar
de ficheiros várias vezes para
colaboração.
Gestão de versões Existe apenas uma versão mais
atual de um ficheiro. É possível
reverter indefinidamente para
versões anteriores do documento.
Os utilizadores têm de manter registo das
versões manualmente.
19
No desenvolvimento de relógios de pulso muitos elementos externos são empregues.
Deve-se estudar a arquitetura do produto garantido a correta integração de elementos como o
mecanismo na estrutura da caixa desenvolvida.
O recurso a tecnologias de modelação CAD 3D é uma ferramenta útil no processo de
prototipagem virtual, permitindo gerar conceitos muito aproximados ao produto final. É então
possível validar e otimizar os conceitos desenvolvidos, ajudando a garantir o desempenho do
relógio desenvolvido.
É também relevante que é necessária a geração de modelos virtuais para permitir produzir
protótipos através de técnicas de fabrico aditivo. Os modelos são também importantes para a
comunicação com futuros fornecedores, otimizando a entrada em produção do produto final.
Por último, a prototipagem virtual evita desperdício de recursos, reduzindo o tempo de
desenvolvimento necessário e gerando conceitos mais promissores na fase de prototipagem
física.
2.4.2. Fabrico Subtrativo/Convencional
Neste subcapítulo são descritos métodos de fabrico subtrativo ou convencionais que
sejam considerados pelo autor relevantes para este projeto. O critério para a seleção destes
métodos de fabrico foi o facto de serem métodos utilizados atualmente na fabricação de caixas
de relógios.
2.4.2.1. Maquinação por corte de apara
A maquinação por corte ou arranque de apara é um tipo de fabricação subtrativa
comumente utilizada no fabrico de caixas de relógios de pulso. Ferramentas de corte afiadas
removem porções, ou aparas, do material a ser trabalhado, de forma sucessiva para criar a forma
final desejada [38].
Entre os vários processos de corte por arranque de apara podem-se contar as operações
de torneamento, fresagem, furação, alargamento, etc. No torneamento a peça gira sobre um eixo
e a ferramenta de corte move-se num eixo paralelo á rotação da peça. Na fresagem a peça está
estática e uma fresa rotativa move-se em 3 ou mais eixos para remover o material [39].
20
Figura 14 - Exemplo do processo de torneamento e fresagem [38], [39]
No caso específico da fabricação de caixas de relógios, a fresagem é utilizada para criar
a forma exterior da caixa, por vezes combinada com torneamento para a zona interior onde o
mecanismo ficará alojado.
O processo de corte requer que a ferramenta de corte seja mais dura que o material a ser
cortado, já que deve penetrar o mesmo. É capaz de processar diferentes materiais, incluindo
polímeros, madeira, ligas metálicas e até materiais cerâmicos [39]. Devido á temperatura
atingida poder ser utilizada lubrificação/refrigeração líquida para melhorar e otimizar o
processo [40]. Pode ser utilizado em conjunto com outros métodos de fabrico, como fundição
ou moldagem, para atingir especificações geométricas ou dimensionais, mas também a nível de
acabamento [39]. No caso do produto estudado, um relógio de pulso, o torneamento é
geralmente utilizado em peças forjadas para garantir a precisão dimensional de zonas críticas
(encaixes dos vidros e tampas, encaixe do tubo interior do botão de ajuste de horas, etc.).
Evoluções incluem o Controlo Numérico Computorizado (CNC) que permite automatizar
as tarefas, requerendo, no entanto, que seja feita a programação para cada peça especifica, que
torna estes equipamentos mais adequados para produções de médias e grandes quantidades [38],
que vai de encontro às necessidades do produto em estudo.
É um processo bastante versátil e que pode inclusive ter baixos custos de produção,
dependendo dos equipamentos utilizados. A qualidade das peças produzidas é muito boa e nos
melhores equipamentos CNC consegue-se obter elevada precisão e repetibilidade [39], o que
justifica a ampla utilização destes sistemas no fabrico de relógios de pulso.
21
2.4.2.2. Maquinação por abrasão
A maquinação por abrasão é o conjunto de processos de fabricação subtrativa onde o
arranque de material é feito pelo contacto relativo entre a peça de trabalho e a ferramenta,
composta por partículas muito pequenas, não-metálicas e dispersas aleatoriamente [41].
Este conjunto de processos é muito relevante na fabricação de relógios de pulso,
principalmente por garantir melhor precisão e acabamento que outras técnicas empregues.
Devido ao tempo de maquinação ser muito lento, estes processos são utilizados apenas em
conjunto com outras técnicas e reservados para zonas de maior controlo dimensional como
encaixes dos vidros e tampas. A diferença de custo para outros métodos é justificada em casos
onde a exigência dimensional é de extrema importância, como em relógios de mergulho, ou
quando os materiais a processar forem caracterizados por extrema dureza.
Outra aplicação destes métodos de fabrico no fabrico de relógios de pulso é o polimento
por pasta abrasiva.
Figura 15 – Exemplo que maquinação por roda abrasiva [42]
A maquinação por abrasão não está limitada a ferramentas sólidas, já que as partículas
abrasivas podem estar sob a forma de suspensão em pastas (abrasive slurry) [43] ou misturadas
e líquidos altamente pressurizados (corte por jacto de água) [44].
Por produzir acabamentos superficiais com elevado grau de polimento e bastante controlo
dimensional, a maquinação por abrasão é amplamente utilizada como operação de acabamento.
No entanto devido à elevada dureza da ferramenta esta permite também maquinar materiais
cerâmicos ou de elevada dureza que seriam muito difíceis de maquinar recorrendo a outros
métodos mais convencionais [41].
22
2.4.2.3. Forjamento
Forjamento é o processo de alterar a geometria de uma peça de trabalho através de forças
compressivas localizadas [45] e é um dos métodos mais utilizados no fabrico de caixas de
relógios de pulso. Apesar da baixa precisão dimensional, o baixo custo de operação em metais
contribui para que seja utilizada em várias gamas de mercado, principalmente utilizada em
conjunto com outras técnicas de fabrico.
O forjamento pode ocorrer a frio (abaixo da temperatura de recristalização) ou a peça de
trabalho pode ser previamente aquecida, geralmente a temperaturas até 1260ºC (acima da
temperatura de recristalização) dependendo do metal/liga utilizado/a [45]. Pode ser feito por
molde fechado ou molde aberto [46].
Figura 16 – Exemplo de forjamento a quente
em molde fechado [47]
O processo de forjamento cria peças
mais resistentes que fundição devido á
ocorrência de fenómenos de endurecimento
por tensões internas e recristalização [45].
A fabricação por forjamento é um
método barato e que produz peças com boa
qualidade mecânica, embora o acabamento
não seja adequado a fins de grande precisão
dimensional, requerendo que se utilizem
outros meios de fabricação para acabar a
peça [48].
Por ser bastante versátil em termos de ligas que podem ser processadas por forjamento,
pelas boas características mecânicas, pela possibilidade de fabricar diferentes geometrias e pelo
seu baixo custo a forja é largamente utilizada para criar caixas de relógios.
23
2.4.3. Métodos de Fabricação Aditiva
2.4.3.1. Estereolitografia (SLA)
A estereolitografia é um processo de fabricação aditiva amplamente utilizado para
prototipagem rápida de componentes com base em modelos computorizados em 3 dimensões
(3D CAD), convertendo-os num modelo físico.
Foi patenteado em 1986 e produz peças com elevada precisão (0,1mm) e menor
rugosidade superficial, o que o torna indicado para fabricar componentes bastante detalhados e
com tolerâncias baixas [49][50]. Exemplos da sua aplicação são a fabricação de moldes,
padrões e componentes funcionais, em engenharia e desenvolvimento de produto, indústria
dentária, jóias, educação, etc [51].
Figura 17 - Estereolitografia: (1) a camada inicial de resina curada por laser; e (2) a peça
começa a ganhar forma após várias camadas curadas [49].
Esta tecnologia assenta no processo de cura seletiva de uma resina através de um laser de
hélio-árgon controlado por computador que traça secções da geometria a ser fabricada, dando
origem a uma camada sólida em polímero termoplástico [50], conforme exemplificado na figura
acima.
Após cada camada a base onde o modelo está assente baixa para que o laser possa curar
e endurecer uma nova camada [52]. A génese de várias camadas sequenciais cria a geometria
24
final da peça com elevada precisão e bom acabamento superficial [51], conforme exemplo na
figura abaixo.
Figura 18 – Exemplo de peça fabricada por SLA [51].
2.4.3.2. Sinterização Laser Seletiva (SLS)
O processo de Sinterização por Laser Seletiva foi desenvolvido na Universidade do Texas
por Deckard e Bourell e patenteado em 1989 [49], exemplificado na figura 19.
Este é um processo de fabricação aditiva em que um laser de alta intensidade funde o
material em forma de pó para criar secções sólidas do modelo 3D CAD [52]. A composição do
material em pó utilizado pode variar para criar peças em cerâmica, plástico ou metais [52].
Figura 19 – Processo de Sinterização por Laser
Seletiva [52].
À medida que cada camada é
terminada, a base onde o modelo está
assente baixa por forma a criar espaço
para que uma nova camada de pó possa
ser depositada sobre a camada anterior.
No processo de SLS os restos de
material em pó não sinterizado acabam
por servir de estrutura de suporte,
sendo este processo ideal para
geometrias intricadas [52].
25
É então imperativo que o modelo 3D CAD possua aberturas para que o pó não sinterizado
possa escapar no processo de limpeza da peça acabada.
Peças fabricadas utilizando SLS possuem grande resistência mecânica, embora o
acabamento superficial apresente bastante rugosidade [51] (figura 20). Este método é adequado
para peças funcionais que necessitem de boa resistência e onde o acabamento superficial não
seja prioritário.
Pode-se obter uma boa precisão com SLS, comparável ao SLA [53]. A polivalência na
escolha de materiais é uma vantagem deste processo [52] bem como a capacidade para produzir
geometrias complexas contendo características interiores, negativas, paredes finas, etc. [51].
Figura 20 – Exemplo de peça fabricada por SLS [51].
2.4.3.3. Modelagem por Deposição Fundida
(FDM)
O método de fabricação aditiva mais conhecido é a Modelagem por Deposição Fundida
(FDM), alimentado pela proliferação de pequenas impressoras 3D a baixo custo [51].
A tecnologia assenta numa cabeça de extrusão de cera ou polímero termoplástico que se
desloca em 2 eixos cartesianos “X-Y” para depositar o material fundido, por forma a criar uma
secção física do modelo 3D CAD. Em seguida, num terceiro eixo “Z”, a cabeça de extrusão
sobe para começar a criar uma nova secção do modelo a criar [49]. As camadas depositadas
26
podem ter uma resolução de até 0,1mm [54] e pode-se obter uma precisão de até 0,2mm [55],
figura (21).
Figura 21 – Processo de Modelagem Deposição
Fundida [56]
Não é o processo com melhor
resolução nem é adequado para
geometrias complexas, mas pode-se
obter uma boa qualidade superficial
recorrendo a processos de polimento
químicos e mecânicos [51].
A fabricação por FDM produz
peças resistentes e com boa
durabilidade em materiais
termoplásticos, é de fácil utilização
e com pouca limitação a nível de
tamanho de peças produzidas [56]
(figura 22).
Estas características fazem deste processo um dos mais conhecidos da população, já que
é de fácil utilização e os equipamentos, bem como os consumíveis, são relativamente baratos
produzindo, no entanto, peças com boas qualidades mecânicas. Este apresenta um nível de
precisão adequado para o nível pessoal e de hobby, tornando-se menos adequado onde as
exigências técnicas sejam maiores.
Figura 22 – Exemplo de peça produzida por FDM [51].
27
2.4.3.4. Modelação de Objetos por Laminação
(LOM)
O processo de Modelação de Objetos por Laminação (LOM) foi introduzido pela Helisys
com base no princípio da laminação.
Neste método a peça é fabricada com cortes por laser de uma folha do material laminado
com o formato da secção do modelo 3D CAD que é em seguida movida para baixo no aparelho,
por forma a permitir que uma nova camada de laminado fique por cima, pronta a ser novamente
cortada por laser e colada á camada previamente cortada. Várias repetições destes passos são
necessárias para formar um objeto físico. É necessário acabamento manual do modelo fabricado
por LOM [57], conforme figura abaixo.
Figura 23 – Processo de modelagem por laminação (LOM)[57]
Este método apresenta vantagens como a diversidade de materiais possíveis de serem
empregues, como papel, cerâmica, polímeros, metais e até fibra de carbono (figura 24). Não
necessita de estruturas de suporte nem precisa de cura após o término da fabricação da peça.
[57]
28
Figura 24 – Exemplo de peças em fibra de carbono
produzidas por LOM [58]
No entanto, o fabrico de
peças por LOM implica a
necessidade de acabamento
manual, bem como a pintura
ou revestimento de proteção,
principalmente em peças
fabricadas em papel [57].
Além destas desvantagens,
este processo apresenta
desperdício de material.
2.4.3.5. Impressão 3D (3DP)
Impressão 3D é um processo de fabricação aditiva em que um pó é unido por uma resina
de forma seletiva, com cada depósito terminado a ser rebaixado por forma a dar lugar a uma
nova camada de pó para ser injetada com resina adesiva, camada a camada até se criar um
objeto sólido (figura 25). O pó não unido com resina adesiva fica solto e é limpo após a criação
da peça. Uma ação de pós-cura pode ser adicionada ao processo para melhorar as características
mecânicas da peça. [49]
Este processo foi desenvolvido pelo Massachussets Institute of Technology (MIT) e
introduzido em 2006 pela Solidscapes [57].
Este processo permite criar peças coloridas, não necessita de estrutura de suporte, é
bastante polivalente e é dos mais baratos no mercado [57]. Permite a utilização de vários
materiais, como carbono e metais, dependendo do material adesivo e processo de pós cura
utilizado [59] (figura 26).
Este processo é caracterizado por ter a pior resolução de entre os métodos de fabricação
aditiva. Não obstante ser possível injetar epóxi nas peças para aumentar a sua resistência
mecânica, este método produz peças com baixa resistência mecânica mais indicadas para fins
de demonstração visual [49], [57].
29
Figura 25 – Processo de Impressão 3D (3DP) [57]
Figura 26 – Exemplo de peça fabricada por 3DP em carbono [59]
30
2.4.3.6. Fusão por Feixe de Eletrões (EBM)
A modelagem por feixe de eletrões é semelhante ao SLS em termos de metodologia, mas
a energia fornecida para fusão do pós metálico vem de um feixe de eletrões a alta voltagem (30-
60KV) [57]. O único sistema existente desta tecnologia está patenteado pela Arcam AB
(Suécia) e está disponível desde 2005 [60].
Figura 27 – Processo de fabrico por Fusão
por Feixe de Eletrões (EBM) [57]
Diferente do SLS, o EBM ocorre num
ambiente de vácuo, em que os equipamentos
atingem pressões absolutas de 5x10-5 mBar,
com a pressão parcial do Helio (He) do feixe
de eletrões a 4x10-4 mBar [61].
Um feixe de eletrões é focado e
direcionado por um sistema de bobines e
lentes de acordo com as secções projetadas
do modelo 3D CAD, fundindo o pó metálico
disposto na mesa de fabricação, camada após
camada até formar o objeto final [60] (figura
27).
Este processo garante excelentes propriedades mecânicas, comparáveis às de metais em
estado bruto e melhores que peças obtidas por fundição, graças ao processo decorrer em vácuo
que garante peças finalizadas sem tensões residuais e livres de estruturas martensíticas [61]
(figura 28).
Figura 28 – Exemplos de peças em Ti64Al4V produzidas por EBM, antes e depois de
maquinação [62]
31
Este processo é adequado para peças destinadas a fins medicinais, onde se pretendam
peças com elevada resistência e boas propriedades mecânicas. Permite fabricação de peças em
diversos metais, incluindo ligas de titânio (Ti), com adição de alumínio (Al) e vanádio (V) ou
ligas de cobre (Cu). No entanto, o custo deste processo é uma grande desvantagem que restringe
o seu uso mais alargado.
2.4.3.7. Projeção Direta de Luz (DLP)
O método de fabrico por trás da Projeção Direta de Luz (DLP) é semelhante ao SLA, na
medida em que o material base é uma resina, no entanto a cura da mesma é feita através da
projeção de luz ao invés de um laser focado. A luz é projetada na forma da secção a ser curada,
o que permite curar uma camada inteira a cada passagem [63] (figura 29).
Esta estratégia permite um nível de detalhe muito superior além de que por executar uma
camada inteira de uma só vez é consideravelmente mais rápido que SLA [64]. Projeção
Continua Direta de Luz (CDLP) é uma evolução do DLP em que o movimento ascendente da
mesa de trabalho é constante, oposto a uma camada de cada vez, e a imagem projetada vai
alterando de forma dinâmica, acelerando ainda mais o processo de DLP [65].
Figura 29 – Processo de fabricação por DLP [66]
32
Na imagem acima podemos observar o conceito por trás do DLP. Uma imagem da secção,
correspondente á camada a ser gerada, é projetada numa luz de espectro visível num banho de
resina fotossensível. A imagem é focada e ajustada recorrendo a lentes e a mesa de trabalho
sobe após a criação de cada camada, de forma sucessiva até que a peça final esteja concluída.
No fim da peça estar concluída deve ser sujeita a uma pós-cura em luz UV de forma a ganhar
resistência mecânica [64].
Figura 30 – Exemplo de peça produzida por
DLP [64]
Este processo apresenta como
vantagens a sua velocidade de
processamento e criação de objetos
com elevado detalhe e bom
acabamento superficial (figura 30). A
sua resistência mecânica é adequada
face aos materiais base disponíveis,
limitados a polímeros com base em
resinas fotossensíveis [64].
É ideal para fins relacionados com joelheira, dispositivos médicos ou moldes de injeção
de baixa produção [63].
2.4.4. Physical Vapor Deposition – PVD
Deposição física de vapor (PVD) é a técnica de alteração superficial em que se criam
camadas finas de 2 a 4 mícron do material depositado no substrato metálico, com vista a
melhorar as características mecânicas e químicas da peça de trabalho [67]. É amplamente
utilizado em relógios de pulso para melhoria de características mecânicas e fins estéticos.
O PVD admite uma grande quantidade de materiais de deposição, entre eles Nitreto de
Zircónio (ZrN), Carbo-Nitreto de Zircónio (ZrCN), Nitreto de Titânio (TiN), Carbo-Nitreto de
Titânio (TiCN), Nitreto de Crómio (CrN), Carbo-Nitreto de Crómio (CrCN), sendo adequados
de acordo com as propriedades desejadas, como a dureza, resistência á abração ou resistência
química [68]. Podem-se obter diferentes colorações, que variam consoante os materiais
aplicados [69].
33
Figura 31 – Processo de deposição de vapor físico
(PVD) [67]
O processo ocorre numa
camara de vácuo, a
aproximadamente 400ºC, onde é
gerado um plasma que bombardeia
a peça de trabalho com o material a
aplicar, previamente vaporizado
pelo evaporador [67], conforme
exemplificado na figura à
esquerda.
Gases reativos, como o nitrogénio, oxigénio e acetileno são adicionados para aumentar a
ligação do material adicionado ao substrato, criando assim uma superfície com bastante
lubricidade e boas propriedades tribológicas [69].
Nos materiais que podem ser tratados incluem-se carbonetos, aços, ligas de alumínio,
titânio e magnésio. O tratamento prévio é extremamente relevante e a peça é sujeita a métodos
de limpeza por ultrassons, desengorduramento e secagem supercrítica (fréon) [67].
2.4.5. Técnicas de Processamento de Cerâmicos
Neste subcapítulo são sumarizadas as técnicas de processamento de materiais cerâmicos
consideradas pelo autor para o fabrico de uma caixa de relógio em Zirconia.
A Zirconia é produzida por sinterização e começa o ciclo de fabrico na forma de Dióxido
de Zircónio (ZrO2) em pó [29], que é posteriormente misturado com elementos ligantes e
estabilizadores, como Yttria [70]. A composição exata destas misturas é proprietária, podendo
haver ligeiras diferenças entre amostras de Zirconia de diferentes fabricantes.
É então sujeito a um processo de moldagem por prensa a pressões e temperaturas
elevadas, onde se obtém a peça em “estado verde” [71]. Neste momento a peça é frágil e
quebradiça. Posteriormente há uma cura em autoclave em que a peça encolhe cerca de 20%,
num processo que pode criar empenos caso não seja extremamente bem controlado [72].
Para criar zonas de elevado rigor dimensional, como as faces de contacto com a tampa ou
vidros, é necessário recorrer a métodos de fabrico abrasivos, devido á elevada dureza do YTZP
[29].
34
2.5. Questão da Investigação
O valor dos materiais utilizados nos relógios de pulso é muito pequeno, devido às
pequenas quantidades usadas, conferindo a maior parte do valor do relógio à mão de obra e
trabalho que é aplicado a cada relógio [73]. Isso cria uma oportunidade de criar um produto
utilizando os melhores materiais disponíveis, já que a sua utilização pode criar um valor
acrescentado maior do que os custos de produção que acarreta.
A geração millenial mostra-se como uma base de consumidores que procuram luxo que
vai além da marca [74]e de acordo com a revisão bibliográfica realizada, observa-se que
existem materiais alternativos com capacidade para acrescentar valor a um relógio de pulso
[30][32].
É então desejável desenvolver um novo relógio construído num material alternativo e que
responda às necessidades do mercado uma vez que existe lugar para um novo modelo de relógio
de pulso que vá de encontro ao desejo dos consumidores de possuir um relógio duradouro que
tenha o seu valor nos materiais e soluções empregues e não no valor da marca do fabricante.
A pregunta que o trabalho desenvolvido pretende responder é “Como desenvolver um
novo relógio de pulso num material alternativo que responda às necessidades do mercado
atual”.
35
3. Materiais e Métodos
3.1. Introdução e Enquadramento
O desenvolvimento de qualquer produto procura dar respostas às necessidades do
mercado. No caso específico apresentado ao longo desta dissertação o autor propõe identificar
as necessidades do mercado e desenvolver um produto adequado para atender as necessidades
identificadas.
Por forma a otimizar o processo de conceção e desenvolvimento de um novo relógio de
pulso, o autor recorre a uma série de metodologias descritas ao longo dos seguintes
subcapítulos. Em Identificação das Necessidades o autor descreve o desenvolvimento das
ferramentas utilizadas para identificar as necessidades do consumidor. No seguinte subcapítulo,
Metodologias e Ensaios Laboratoriais, é feita a revisão dos materiais considerados e
posteriormente descrevem-se os métodos utilizados nos ensaios laboratoriais levados a cabo
para caracterizar o AISI 316L.
3.2. Identificação das Necessidades
Na identificação das necessidades para este produto, o autor focou a atenção nas
necessidades do consumidor e na falha de mercado que pretendia ocupar.
Criou-se uma estratégia de pesquisa de mercado envolvendo entrevistas, um questionário
de análise de consumidores (Anexo 1) e pesquisa proactiva das ofertas existentes no mercado,
bibliografia relevante (embora não académica).
O conhecimento pessoal que o autor traz da sua experiência profissional numa empresa
de relógios estado-unidense contribuiu para o desenvolvimento do questionário onde se
pretendia identificar:
• Cliente-tipo, incluindo experiência, espectativas e desejos.
• Inserção no mercado, gama onde posicionar o produto.
• Características desejadas pelo cliente-tipo.
Paralelamente o autor conduziu algumas entrevistas junto de possíveis clientes,
colecionadores de relógios e membros relevantes em comunidades especificas de aficionados
por relógios. O objetivo destas entrevistas era validar os dados obtidos nos questionários.
36
O questionário foi difundido on-line em grupos de colecionadores e aficionados nas redes
sociais e fóruns de discussão focados em relojoaria. O questionário foi difundido em língua
inglesa já que se pretende um produto de alcance universal.
3.3. Metodologias e Ensaios Laboratoriais
Para este projeto, decidiu o autor propor um material alternativo de última geração para
substituir o material padrão da indústria. As três principais classes de materiais são metais,
cerâmicas e polímeros [75]. O padrão da indústria é um metal, pelo que será proposto um
material compósito e um material cerâmico.
Neste subcapítulo o autor recorre à informação existente na literatura para caracterizar os
três materiais e procura posteriormente validar os valores descritos na literatura através da
execução de ensaios mecânicos. A baixa disponibilidade dos materiais mais exóticos, bem
como o custo associado ao fabrico de provetes de teste em Zirconia e Forged Carbon®
tornaram inviável que se levasse a cabo os ensaios mecânicos nestes materiais.
3.3.1. Descrição de materiais
Uma revisão bibliográfica foi levada a cabo e descrita neste subcapítulo da presente
dissertação. Recolheu-se informação relativa ás características mecânicas dos três materiais
estudados mais relevantes para a construção de uma caixa de relógio, que são a tensão máxima
admissível, dureza, resistência ao impacto, dureza superficial e leveza [76]. Quer o autor
garantir a resistência do material a usar na caixa do relógio, a resistência ao impacto sem partir
e a capacidade de resistir à abrasão normal de um objeto sujeito ao uso diário sem alterar o seu
acabamento superficial.
3.3.1.1. AISI 316L
O aço inoxidável tem sido amplamente utilizado na relojoaria e na fabricação de caixas
de relógio pelas suas propriedades mecânicas adequadas, técnicas de fabricação simples e preço
relativamente baixo.
Enquanto outros metais como ouro, prata, titânio e bronze também têm sido utilizados,
as ligas de aço inoxidável são o metal mais utilizado na fabricação de caixas de relógio de pulso.
37
O aço inoxidável AISI 316L (tabela 4) é o padrão da indústria, utilizado tanto em
relógios de gama média (Seiko, Nixon, etc.) como em relógios de luxo de gama alta (Omega,
Audemars-Piguet).
Muitos estudos têm sido desenvolvidos sobre o aço AISI 316L, um aço inoxidável
austenítico de baixo carbono, caracterizando sua composição, comportamento á corrosão e suas
propriedades mecânicas.
Tabela 4 - Composição química do aço inoxidável AISI 316L [77]
Um dos aspetos mais críticos em uma caixa de relógio é a dureza, já que essa propriedade
se relaciona diretamente com a capacidade do relógio de suportar o desgaste sem sofrer
alterações no seu acabamento superficial e na sua estética. Um estudo demonstrou que a dureza
do aço inoxidável AISI 316L não tratado é de 155 HV [78]. Um estudo diferente obteve valores
diferentes de 195 HV a 289 HV, mas com cargas diferentes [79] (figura 32).
Figura 32- Microdureza de AISI 316L [79].
A resistência de um
material pode ser
definida de várias
maneiras, mas para o
propósito específico
da fabricação de
caixas de relógio, a
resistência à tração, a
resistência à fratura e /
ou a resistência ao
impacto serão
revistas.
Tensão limite de rotura é o estado limite de tensão que leva à falha/fratura [80]. A fratura
pode ser dúctil (fratura precedida de alongamento) ou frágil (fratura repentina).
Aço AISI %C max %Si %Mn %Cr %Ni %Mo %N %Cu Estrutura
316L 0,03 0,4 1,7 17,5 13 2,6 - - Austenita
38
Figura 33- Gráfico de Stress-Tensão para o AISI 316L [81]
Na figura acima, está representado um gráfico tensão-deformação para provetes de aço
inoxidável AISI 316L. O comportamento dúctil do aço inoxidável AISI 316L é claro, já que o
provete passa primeiro por uma fase de deformação elástica, seguida por deformação plástica
(elongamento) antes de finalmente falhar.
A tensão à fratura do AISI 316L é de 515 MPa e sua tensão do limite elástico é de 215
MPa [78].
Tenacidade é a propriedade de materiais para absorver energia até fraturar. É definido
em Joules (J) como a quantidade de energia absorvida para uma determinada deformação (m3).
Tabela 5 - Resultados de testes de impacto
Charpy e Izod em provetes AISI 316L [78]
Energia Comentários
Impacto Charpy 103 J V-notch 30º
Impacto Izod 150 J/m 21ºC
Os testes de impacto Charpy e Izod são
usados para determinar a resistência pela
ASTM International, apresentando
resultados em Joules (J) e Joule/metro (J/m)
já que um é função do pendulo utilizado
e previamente definido e o outro da deformação pré-existente. O teste de Charpy compreende
um pêndulo com um peso a uma altura determinada que é depois deixada cair no espécime. A
diferença na altura (mostrada no mostrador) é a energia absorvida em Joules (J) [82].
39
Tenacidade à fratura é a propriedade de um material em resistir à propagação de uma
falha pré-existente [83].
O fator de intensidade da tensão é uma função da carga, tamanho da falha e geometria
estrutural. O fator de intensidade de stress pode ser representado pela seguinte equação:
Onde: K1 é a tenacidade á fratura em MPa0.5
σ a tensão aplicada MPa
a é o tamanho da falha em metros
β é um fator de geometria da falha, diferente em cada amostra e é adimensional
A tenacidade à fratura determinada para o aço inoxidável AISI 316L varia entre 112-
278 MPa.m0.5 [84].
Tabela 6 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para o AISI 316L
Pode-se constatar que o aço inoxidável AISI 316L é um material adequado para a
fabricação de caixas de relógio, mas há áreas que o comportamento mecânico pode ser
melhorado, como dureza para melhorar a capacidade do relógio de manter o mesmo acabamento
superficial por mais de tempo e densidade para fazer relógios mais leves.
3.3.1.2. Forged Composite®
Os materiais compósitos tentam trazer o melhor de diferentes materiais, combinando-
os. Muitas vezes combinam dois materiais com propriedades muito diferentes, como no caso
do Polímero Reforçado com Fibra de Carbono (CFRP - Carbon Fiber Reinforced Plastics).
Estudos recentes têm sido feitos no sentido de identificar e desenvolver novos processos
para fabricar peças em CFRP, especialmente métodos que não necessitem de autoclave e cuja
disposição não seja feita por camadas [24]. Isto ajudará a reduzir os custos e aumentar a taxa
Material/
Propriedade Dureza Tensão máxima Resistência á fratura Impacto Izod Densidade
AISI 316L 155 HV 515 MPa 112-278 MPa.m0.5 150 J/m 7,85g/cm3
40
de produção em comparação com os antigos processos de disposição por camadas e cura em
autoclave.
Peças foram executadas usando uma nova técnica, Forged Composite®, um processo
de moldagem por compressão utilizando compostos para moldagem de fibra de carbono que
podem criar peças mesmo com características geométricas complexas [24], exemplificado na
figura abaixo.
Figura 34 – Braços de suspenção do
Lamborghini Sesto Elemento em Forged
Composite® [24]
Forged Composite® pode ser
descrito como um sistema descontínuo de
fibra de carbono, com fios distribuídos
aleatoriamente entre camadas de resina de
vinil-estér, que são moldados numa
prensa aquecida por 5 minutos a uma
temperatura que varia entre 132-160ºC
(270-320ºF) [24]. É um material muito
leve, com baixa densidade de apenas 1,47
g/cm3 [85].
Como este é um processo novo, mas os materiais (matriz e reforço) são semelhantes ao
CFRP padrão e alguns dados ainda não estão disponíveis, como a sua dureza, para comparar
com as outras opções, o CFRP padrão será considerado quando não houver informações
suficientes para Forged Composite®.
A dureza da folha de CFRP foi medida usando uma escala de Vickers, como na Figura
35, obtendo um valor de 0.46GPa – 46.7HV [86].
Figura 35 – Processo de indentação em folha de CFRP [86]
41
A tensão de rotura do Forged Composite® foi estudada e comparada com outros
materiais [24], descritos os resultados na tabela 7. Nota para a tensão de rotura de Forged
Composite® que é semelhante á tensão máxima do alumínio, e mais baixa que CFRP standard.
Tabela 7 – Propriedades de alumio e materiais compósitos [24]
Propriedades Tensão de rotura (MPa) Modulo de Young (GPa)
6xxx Alumínio 260 (deformação) 70.0
Prepreg 2x2 twill quais-isotropic 745 41.4
RTM stitched NCF Quasi-isotropic 634 34.5
Forged Composite® 246 33.8
A dureza foi medida usando o teste de Izod, de acordo com as especificações ASTM
[85] (tabela 8). Os dados foram retirados do fabricante do material.
Tabela 8 – Resultados do teste Izod [85]
Teste Norma ft.lb./in. J/m
Impacto Izod (entalhado) ASTM D-256 20 1068
O espectro de materiais compósitos é muito amplo, mas é claro que existem materiais
adequados para a caixa de relógio, como é o caso do Forged Composite® com propriedades
(tabela 9) muito ergonômicas, exceto pela baixa dureza da superfície, que o torna propenso a
arranhões.
Tabela 9 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para o Forged Carbon®
Material/
Propriedade Dureza
Tensão de
rotura Resistência á fratura Impacto Izod Densidade
Forged
Composite® 46,7 HV 246 MPa n/a 1068 J/m 1.47g/cm3
42
3.3.1.3. Zirconia
Os materiais cerâmicos são uma classe de materiais caracterizados pela elevada dureza,
quimicamente não reativos e de natureza frágil. Cerâmicos de engenharia fornecem resistência
a altas temperaturas, baixo atrito e elevada resistência ao desgaste.
Dióxido de Zirconia é um cerâmico de engenharia com muito elevada resistência, mas
na sua forma não estabilizada pode rachar devido a mudanças de fase induzidas por diferentes
temperaturas [87]. É por isso que a forma mais comum de Zirconia são as suas formas
estabilizadas ou parcialmente estabilizadas. Este subcapítulo vai focar-se em Zirconia
Estabilizada com Yttria (YTZP), uma forma do material em fase tetragonal pura, muito forte,
em grãos finos, cujas propriedades podem ser observadas na tabela 10.
A Tensão de Rotura of YTZP situa-se entre os 550 MPa [88] e os 745 MPa [89]. Pela
mesma razão já abordada, sendo que YTZP é um material frágil, não é provável que sofra
deformações plásticas, mas que frature, por isso vamos utilizar a tensão de rotura para comparar
com o aço inoxidável AISI 316L.
A dureza superficial de YTZP é muito elevada, atingindo valores de 1275HV e a sua
resistência á fratura d YTZP é de 12.5 MPa.m0.5 [88].
Tabela 10 – Tabela-síntese das propriedades avaliadas para a Zirconia
3.3.2. Ensaios experimentais
No presente subcapítulo são descritos quais os ensaios realizados, bem como suas normas
e quais os equipamentos utilizados.
Material/
Propriedade Dureza
Tensão de
rotura Resistência á fratura Impacto Izod Densidade
YTZP 1250 HV 550 MPa 12.5 MPa.m0.5 n/a 6,07g/cm3
43
Figura 36 – Provete montado em
Zwick Z100
Realizou-se o ensaio à flexão em 3 pontos,
segundo a norma ASTM E855-18(2013) para Ensaios
à Flexão de Materiais Metálicos Planos Envolvendo
Cargas Estáticas, por forma a obter a tensão máxima
suportada pelo AISI 316L à deformação e o respetivo
módulo de elasticidade (figura 36 e 37).
Foram executados testes de flexão de 3 pontos em
laboratório com provetes de aço AISI316L, de
geometria paralelepipédica com secção de 5mm x
4mm e 54mm de comprimento, produzidos por um
processo de electro erosão.
Foram feitos testes em 5 espécimes numa
máquina de testes de marca Zwick e modelo
Z100, com distância de 40mm entre apoios.O
teste de flexão em três pontos consiste em fletir
um provete apoiado em dois pontos fixos e
pressionado ao meio por um punção equipado
com um transdutor que mede a força aplicada. O
punção é atuado por um servo com avanço
constante, sendo assim possível identificar a
deformação [90].
Figura 37 – Pormenor da deformação do
provete em Zwick Z100
Com base nos valores de carga (P) e elongamento (ε) obtidos no aparelho durante o teste
dos provetes, podemos calcular a tensão (σmax):
σmax = 𝑀𝑦
𝐼
Onde:
M é o momento fletor em Newton.metros
y é o distância da linha neutra a um ponto no limite da secção em metros
I é o momento de inércia em metros4
σmax é a tensão máxima em Pascais
44
Podemos também calcular o módulo de Young recorrendo à seguinte equação [91]:
𝛿 = 𝑃𝐿3
48𝐸𝐼
Onde:
P é a carga em Newtons
L é a distância de aplicação da força ao apoio mais próximo em metros
E corresponde ao módulo de Young em Pascais
I é o momento de inércia em metros4
𝛿 é o deslocamento em metros
Para obter dados relativos á variação do módulo elástico em relação à temperatura do aço
AISI 316L foi feito um teste de Análise Mecânica Dinâmica (DMA), em máquina Tritec 2000
DMA (figura 38), com 3 provetes de aço inoxidável AISI 316L, de comprimento igual a 52mm
e secção de 2,2 × 2,2mm, fabricados por electroerosão por fio. Os provetes foram dispostos
com uma distância de 30mm entre apoios.
Figura 38 – Máquina de testes DMA Tritec 2000
DMA
Diferente do ensaio á flexão em 3
pontos, o ensaio DMA aplica uma
vibração com uma carga que causa a
flexão no regime elástico do provete.
Durante o teste a temperatura vai
aumentando, podemos então comparar a
variação do módulo face á temperatura.
A frequência utilizada foi de 1Hz e
a temperatura variou de 24,5ºC até
300ºC, a um rácio de 5ºC por minuto.
45
4. Análise de Resultados e Design
4.1. Introdução e Enquadramento
A conceção e desenvolvimento de um novo produto deve seguir uma determinada ordem
para evitar desperdiçar recursos e diminuir a tentativa e erro. Embora existam muitos métodos,
neste caso específico o autor seguiu a ordem IDOV, que consiste em quatro fases distintas:
Identificação, Design, Otimização e Verificação.
A fase de Identificação consiste em recolher o máximo de informação relevante ao projeto
a ser desenvolvido, incluindo o cliente-tipo e suas necessidades, o mercado, concorrentes,
métodos de fabrico, materiais, entre outras. O autor recorreu a metodologias de pesquisa ativa,
entrevistas e questionários para identificar o máximo de variáveis e obter toda a informação
relevante ao desenvolvimento de um novo relógio de pulso. Foi definido que material se
adequaria melhor às necessidades através de comparação de propriedades de cada material e
medindo contra o standard da indústria. Para identificar o conceito a desenvolver várias técnicas
foram utilizadas como brainstorming e análise SWOT. Nesta fase foi também identificado o
caminho a seguir através da produção de diferentes conceitos e seleção do conceito com mais
mérito.
Durante a fase de Design, criou-se um conceito de acordo com as características exigidas
e desenvolvido com as especificações adequadas. Desenvolveu-se a arquitetura do produto e o
Design Industrial, focando no design para fabricação e design para sustentabilidade.
Na fase de Otimização procedeu-se a uma desconstrução do conceito numa assemblagem
e posteriormente procedeu-se à melhoria de componentes individuais e suas relações
mecânicas.
A última fase, Verificação, assentou na avaliação dos protótipos construídos e
comparação do conceito final contra os concorrentes existentes no mercado.
46
4.2. Estudo de Benchmarking
O mercado de relógios de pulso vale 38,2 mil milhões de dólares nos 5 principais países
exportadores: Suíça, Hong Kong, China, França e Alemanha [92] (figura 39). Além disso, os
analistas da Technavio preveem que o mercado global de relógios de luxo cresça a uma Taxa
de Crescimento Anual Composta de 2,98% durante o período de 2017-2021 [93].
Figura 39- Exportação anual de relógios de pulso por país, em milhares de milhão de dólares
US [92].
Há muitas ofertas, como Filippo Loreti, Daniel Wellington ou Liv Watches, cada uma
definindo seu próprio mercado [94].
A primeira opera oferecendo a ideia de luxo acessível, oferecendo relógios de aparência
luxuosa com mecanismos mecânicos asiáticos ou movimentos de quartzo suíços com foco
numa população que não sabe o que faz um relógio de luxo ser considerado de luxo.
A Daniel Wellington tem uma abordagem direta, vendendo relógios minimalistas
inspirados em relógios vintage de marcas conhecidas com movimentos de quartzo a baixo
preço. Eles concentram-se no que é chamado de "relógios de moda" e não afirmam ser uma
marca de luxo.
Liv Watches, é uma marca com sede na Suíça, usando movimentos suíços, tanto de
quartzo quanto mecânicos. Eles oferecem designs únicos e são os mais caros das marcas
estudadas atualmente no mercado.
Conclui-se que nenhum dos principais concorrentes no nicho de mercado procurado
possui na sua oferta um relógio de pulso com materiais exóticos o que abre lugar para colocar
um produto diferenciado nesta gama de mercado, aumentando a desejabilidade do produto
proposto, principalmente junto dos colecionadores.
47
4.3. Necessidades dos Clientes
Para identificar as necessidades dos clientes o autor produziu um questionário, que foi
distribuído em redes sociais nos principais grupos de colecionadores e aficionados de relojoaria
e fóruns de discussão, mas também por população sem histórico relevante referente a relojoaria.
Entrevistas foram levadas a cabo com colecionadores para identificar possíveis falhas no
questionário, mas também para validar os resultados obtidos.
A resposta foi moderada, com 67 respostas, embora apenas 51 respostas tenham sido
contabilizadas, uma vez que houve uma entrada repetida 16 vezes.
4.3.1. Cliente-tipo
Os dados coletados sobre o mercado atual, quer por pesquisa quer por questionários,
podem ser consultados abaixo:
• Homens constituem 91% da população estudada
• A maioria dos compradores tem entre 18 a 28 e 28 a 38 anos (figura 40).
Figura 40- Consumidores por faixas etárias
• O rendimento médio anual para ambos os grupos etários é entre 30.000 a 60.000$/ano
(tabela 11)
48
• A probabilidade de um cliente comprar um relógio em relação ao seu valor mostra que o
mercado mais significante está na faixa de 600 a 1.200$, mesmo vendendo números mais
baixos, o valor acrescentado compensa.
Tabela 11 - Idade versus Orçamento
Idade Menos de 250$ 250-600$ 600-1200$ 1200-1800$ 1800-3000€ Mais de 3000$
Menos de 18 1 0 0 0 0 0
18-28 5 2 4 1 0 0
28-38 7 6 1 0 0 0
38-50 4 4 2 0 0 0
Mais de 50 1 3 2 1 0 3
18 15 9 2 0 3
$2 250,00 $6 375,00 $8 100,00 $3 000,00 $0,00 $9 000,00
• Apesar de alguns estudos sugerirem que o mercado asiático tem muita preponderância no
mercado de relógios de luxo, a pesquisa efetuada no âmbito deste trabalho mostrou que
os europeus e os norte-americanos correspondem a 92,6% do mercado em causa (figura
41).
Figura 41- Dispersão geográfica dos consumidores
• A maior parte da população estudada trabalha em áreas relacionadas com engenharia e
gestão.
49
4.3.2. Faixa de preço
Olhando para os dados da pesquisa, observa-se que um preço de 600 a 1200$ é o mais
valioso em termos de preço versus números vendidos (figura 42). No entanto, com a pesquisa
do mercado existente, foi detetado um valor médio menor, o que exigiu uma análise mais
detalhada dos dados coletados.
Figura 42-Probabilidade de comprar face ao preço (nota para o erro no preço 1200-1800$, que
reflete uma entrada repetida 17 vezes e não é representativa)
Pode-se então observar que os valores mais baixos têm uma maior predominância na
categoria “Definitivamente compra”, mas a categoria “Bastante provável” aumenta com o
valor, sugerindo que o comprador de gamas mais altas estuda melhor a possível compra antes
de se decidir. Convertendo estas classificações em valores numéricos da seguinte forma:
“Definitivamente compra” -5, “Bastante provável” -4, “Indeciso” -3, “Pouco provável” -2,
“Não compra” -1, pode-se definir um valor de probabilidade de compra para cada gama de
valores (tabela 12).
Tabela 12 - Avaliação numérica da probabilidade de compra
<250$ 250-600$ 600-1200$ 1200-1800$ 1800-3000€ >3000$
4,0 3,18 2,46 2,07 1,82 1,79
Á medida que o preço sobe, a probabilidade de compra diminui, mas devido ao valor mais
elevado das categorias mais altas compensa vender menos unidades a um valor mais elevado.
Determinou-se uma gama de preços de 600 a 1200$, oferecendo descontos especiais na fase de
50
pré-reserva e crowdsourcing, com um valor de venda a retalho final de cerca de 900, oferecendo
possibilidades de personalização que podem aumentar o valor do relógio até aos 1200$.
4.3.3. Características do produto
Para determinar as características do produto, identificaram-se as exigências do cliente
recorrendo aos mesmos questionários (figuras 43 a 50 e tabelas 13 a 16).
O cliente-tipo já possui várias complicações e as que deseja são simples e de fácil
implementação num mecanismo standard (GMT, também conhecido como segunda zona
horária e mostrador de reserva de marcha) ou demasiado caras para o preço estipulado
(tourbillon).
Figura 43 – Complicações que o cliente-tipo já possui
Figura 44 - Complicações desejadas pelo cliente-tipo, mas que não
possui
51
Figura 45- Estilos de relógios mais desejados pelo cliente-tipo
Atribuindo valores quantitativos pode-se traduzir o gráfico para uma tabela:
Tabela 13 - Avaliação dos diferentes estilos de relógio
Piloto/Aviador Elegante Corridas Esqueletizado Mergulho Vintage
3,92 3,74 3,68 3,12 4,00 4,08
Figura 46 – Tamanho de caixa mais desejado pelo cliente-tipo
Transformando para uma tabela quantitativa:
Tabela 14 - Avaliação do desejo referente ao tamanho da caixa do relógio
38-40mm 41-42mm 43-45mm 46-50mm >50mm
4,18 4,04 3,38 2,38 1,82
52
Figura 47 – Características mais importantes para o cliente-tipo
Repetindo o processo de transformar o gráfico numa tabela quantitativa:
Tabela 15 – Avaliação das características mais importantes para o cliente-tipo
Resistência à
submersão
Complicações Materiais Vidro
safira
Preço Design
da caixa
Tampa
transparente
Botão de
rosca
3,14 4,12 3,84 3,90 4,14 4,32 2,90 3,34
Figura 48 – Preferência de estilo de bracelete tendo em conta o aspeto estético
Cabedal envelhecido
Cabedal regular
Silicone
Nato/Nylon
Bracelete metálica
Malha metálica
53
Figura 49 - Preferência de estilo de bracelete tendo em conta o conforto
Figura 50 – Preferência do mecanismo tendo em conta o país de origem
Repetindo o processo de transformar o gráfico numa tabela quantitativa:
Tabela 16 – Avaliação do desejo do cliente-tipo tendo em conta o país de origem do
mecanismo
China Japão Rússia Alemanha Suíça
2,72 3,52 2,70 4,22 4,48
Cabedal envelhecido
Cabedal regular
Silicone
Nato/Nylon
Bracelete metálica
Malha metálica
54
4.4. Especificação de Projetos
O subcapítulo de Especificação de Projetos prevê a seleção das especificações de acordo
com o estudo realizado até este ponto para construir uma base de desenvolvimento para a
geração de conceitos.
Por existir bastante oferta por parte dos fornecedores de mecanismos de corda com
elevado grau de qualidade e a preços bastante competitivos, não é viável para este projeto que
se desenvolva o mecanismo do relógio. Seria um exercício bastante dispendioso para chegar
aos níveis de qualidade oferecidos pelos fornecedores, sem que houvesse valor acrescentado
aos olhos do consumidor que prefere um mecanismo com história comprovada.
De acordo com os dados gerados na pesquisa bibliográfica o consumidor-alvo não atribui
às tradicionais marcas de luxo o valor acrescentado para justificar o valor premium que estas
pedem. No entanto, os dados obtidos através dos questionários mostram que o país de origem
do mecanismo contribui para o aumento da intenção de compra. Por este motivo, o mecanismo
deverá ser de origem suíça, compatível com módulos de segunda zona-horária e indicador de
reserva de marcha. Estes módulos podem ser oferecidos como um extra com um preço
acrescido. Por se enquadrar nestes critérios, o mecanismo escolhido é o Sellita SW200-2.
Mais uma vez recorrendo aos dados retirados da pesquisa de mercado, nomeadamente o
benchmarking, o questionário e as entrevistas, definiu-se que a caixa deverá ter uma dimensão
de 40 a 41mm de diâmetro, e resistência à submersão, com classificação mínima de 10 bar.
A literatura sugere que o cliente-alvo procura funcionalidade e características favoráveis
á performance do relógio nas funções que lhe compete. As respostas aos questionários
comprovam que o consumidor-tipo valoriza as características e especificações com
funcionalidade clara, como é o caso do vidro em safira, que é muito mais resistente ao risco
pela sua dureza superior, e o botão de ajuste das horas com rosca, que visa aumentar a robustez
física e melhorar a resistência á submersão.
De acordo com o estudo de mercado, determinou-se que um design vintage era desejado,
bem como características estéticas como a tampa traseira com vidro, deixando em exposição o
mecanismo.
Será selecionada uma bracelete de cabedal, pelo conforto, mas também para manter o
preço-alvo, já que o produto final deverá ter um valor de construção tal que permita ser vendido
com lucro abaixo do preço-alvo.
55
4.5. Geração de Conceitos
Ao longo do presente subcapítulo descrevem-se os primeiros mapas conceptuais com
característica e arquiteturas propostas. Avalia-se a bibliografia pesquisada, estudo de
benchmarking, as entrevistas e o estudo de mercado para gerar diferentes conceitos de design.
Estudando a bibliografia, percebemos que existe uma grande oferta no mercado de
relógios com diferentes geometrias e componentes estéticos.
Com base nos conceitos estudados para cada área de características estéticas do relógio,
gerou-se um mapa de conceitos seguindo uma abordagem de brainstorming de ideias e
conceitos.
Com o mapa de conceitos listado, o autor procurou definir diferentes conjuntos, por forma
a descartar as combinações que não se adequassem ao projeto proposto e selecionar as
combinações mais promissoras.
Encontra-se na página seguinte, na figura 51, o esquema gerado como mapa de conceitos,
listando as diferentes abordagens propostas para cada área especifica do design estético do
relógio a ser desenvolvido no âmbito do trabalho descrito nesta dissertação.
56
Figura 51 – Mapa conceptual de ideias propostas após revisão bibliográfica
Mostrador
Complicado
Sandwich
Numeração
Arábica/
Romana
Indicadores
Elevados/
Pintados/
Florescentes
Texturado
Simples
Esqueletizado
Suporte da
bracelete
Curvo
IntegradoSem
suportes
Angular
Chanfrado
Forma
Redondo Quadrado
Oval
AssimétricoDecágono
Octágono
Hexágono
Aro
Fino
Grosso
Alto
NumeradoRotativo
Escalas
Baixo
Estilo
Gala
Casual
Desportivo
Vintage
Mergulho
Aviador
Bracelete
CabedalVintage
Nylon
Aço
Silicone
Malha metálica
PonteirosSeta
Baton
Flôr-de-Lys
Seringa
Lança
57
De acordo com os estudos de mercado que foram feitos, verificou-se que o estilo de relógio
mais desejado é o “Vintage”, um design que remeta para tempos mais simples e com apelo
estético inegável. Foram selecionadas formas simples para a geração de conceitos preliminares:
circular e “almofada”, uma variante quadrada mais harmoniosa.
A robustez do relógio é também um fator desejável, já que o consumidor-alvo vê o relógio
como um investimento e isso é notório pela importância dada a características como a
resistência à submersão e à existência de um botão afinador dos ponteiros protegido por rosca
interna. Por este motivo optou o autor por aplicar um design proeminente em ambas as
propostas iniciais para o aro, em que este toma uma parte significante do apelo visual do relógio.
Apurou-se através da pesquisa de mercado e entrevistas que era desejado um design
simples e harmonioso, descartando por isso as opções mais radicais para os suportes, ou seja, a
não existência de suportes ou os designs angulares. Dois conceitos de caixa diferentes foram
produzidos (figuras 52 e 53) diferindo principalmente na geometria do aro e na abordagem aos
suportes da bracelete.
58
Figura 52 – Esboços do primeiro conceito
Uma que é circular com
suportes de bracelete clássicos,
bordas chanfradas e um aro
redondo, espesso e de altura
média. O relógio inteiro é apenas
ligeiramente curvado com um
estilo aviador/vintage.
O segundo design é o de uma
caixa de tipo integral, com
suportes de bracelete integrados na
forma da caixa. Um bisel grosso e
alto com uma forma retangular
extremamente arredondada foi
projetado. O bisel é chanfrado e o
relógio tem um vestido vintage
inspirado nos anos 70.
59
Figura 53 – Sketches para um conceito inspirado nos anos 70
Figura 54 - Esboço inicial do design para o
mostrador
Quanto ao mostrador, as
entrevistas validaram os resultados
obtidos no estudo de mercado, e
embora durante a fase de
benchmarking tenham sido
encontrados nos concorrentes
mostradores com um design
complicado, intrusivo de baixa
legibilidade, os resultados obtidos
neste estudo apontam que a
preferência é um design voltado para
a funcionalidade e intemporalidade.
Por isso os conceitos desenvolvidos
seguem uma linha de simplicidade e
legibilidade com marcadores simples
e visíveis, acompanhados por
ponteiros do mesmo estilo.
60
4.6. Seleção de Conceitos
Na fase de seleção de conceitos o autor procurou identificar os aspetos de design obtidos
durante a geração de conceitos para selecionar as características de arquitetura desejadas e
produzir dois modelos distintos de relógio de pulso que respeitassem as especificações
anteriormente definidas.
Do ponto de vista estético, ambos os conceitos gerados cumprem os requisitos definidos
aquando da fase de Identificação. Mesmo a nível de entrevistas foi impossível ao autor coletar
informação que permitisse selecionar um conceito em detrimento do outro. Por este motivo,
decidiu o autor manter e desenvolver os dois conceitos.
Por outro lado, persistiu a necessidade de definir entre as propostas de materiais qual a
mais promissora. Neste sentido, sintetizaram-se os valores característicos das propriedades
mais relevantes dos materiais para a construção da caixa de um relógio de pulso a partir dos
dados identificados na literatura (tabela 17) e efetuou-se uma análise SWOT (Strengths,
Weaknesses, Opportunities, Threats/Forças, Fraquezas, Oportunidades, Ameaças) (tabelas 18,
19, 20).
Tabela 17 – Tabela de propriedades para o AISI 316L, Forged Composite® e YTZP
Material/
Propriedade Dureza Tensão máxima Resistência á fratura Impacto Izod Densidade
AISI 316L 155 HV 515 MPa 112-278 MPa.m0.5 150 J/m 7,85g/cm3
Forged
Composite® 46,7 HV 246 MPa n/a 1068 J/m 1.47g/cm3
YTZP 1250
HV 550 MPa 12.5 MPa.m0.5 n/a 6,07g/cm3
61
AISI 316L
Forças Fraquezas
• Robusto
• Resistente à submersão
• Fabricação fácil
• Desgaste
• Peso
Oportunidades Ameaças
• Diferentes acabamentos superficiais
• Revestimentos
• Perceção de valor
Tabela 18 – Análise SWOT do AISI 316L como material para caixa de relógio
Calculou-se um valor comparativo de +3; -2; +2; -1, totalizando +2 para o aço inoxidável
AISI 316L.
Forged composite®
Forças Fraquezas
• Robusto
• Peso
• Fabricação fácil
• Estética única
• Desgaste
• Não resistente á submersão
Oportunidades Ameaças
• Revestimentos • Perceção de valor
Tabela 19 - Análise SWOT do Forged Composite® como material para caixa de relógio
No caso do Forged Composite®, determinou-se um valor comparativo de +4; -2; +1; -1,
totalizando +2.
62
Zircónia
Forças Fraquezas
• Robusto
• Leve
• Resistente ao desgaste
• Resistente à submersão
• Custo de fabrico
Oportunidades Ameaças
• Perceção de valor • Pode partir
Tabela 20 - Análise SWOT do YTZP como material para caixa de relógio
O Dióxido de Zircónio Estabilizado com Yttria obteve um valor comparativo de +4; -1;
+1; -1, totalizando +3.
Com base nesta análise, determinou-se que YTZP seria o material mais adequado para a
fabricação da caixa do relógio, com um valor de +3, enquanto que o aço inoxidável AISI 316L
ou o Forged Composite ® obtiveram um valor inferior de +2.
Sintetizando a avaliação, o YTZP é um material com excelentes propriedades para a
construção de um relógio de pulso, com boa resistência ao desgaste, robusto, com valor estético
e com poucas desvantagens face aos materiais concorrentes, sendo por isso selecionado para a
execução deste projeto.
63
4.7. Teste de Conceitos
Durante a fase de Design é relevante verificar que os conceitos desenvolvidos estão de
acordo com os fins a que o projeto se propõe. Caso não se verifique que os requisitos estão a
ser cumpridos deve-se reavaliar o projeto, identificar as falhas e efetuar uma revisão dos pontos
com performance inferior ao desejada.
Nesse sentido foram testados os conceitos a nível estético e de materiais utilizando
diferentes técnicas e metodologias. Os conceitos estéticos foram avaliados por meio de um
focus group, a quem foi apresentado protótipos virtuais na forma de renderizações
fotorealísticas dos dois conceitos desenvolvidos anteriormente. Foram efetuados ensaios
mecânicos para validar as propriedades características dos materiais apuradas na literatura.
O focus group foi composto por seleção pelo autor, e incidiu principalmente sobre
elementos relevantes nas comunidades de aficionados por relojoaria, desde mercados de gama
alta a nichos de mercado como as micro-brands. Foram apresentados os conceitos de forma
individualizada pelo autor aos selecionados para o focus group, e recolheu-se posteriormente o
seu feedback. A resposta foi bastante positiva, inclusive a maior parte dos entrevistados nesta
fase manifestou intenção de compra. Considerou o autor que os conceitos estavam validados.
Continuou a não haver uma clara preferência por um dos conceitos em detrimento do outro.
A nível de materiais o teste de flexão em 3 pontos levado a cabo na duração deste estudo
produziu um conjunto de dados a partir dos quais foram calculados os valores de tensão máxima
e módulo de elasticidade (módulo de Young) do material estudado, o aço inoxidável AISI 316L
(figura 55).
Foi também efetuado um ensaio de Análise Mecânica Dinâmica, no sentido de avaliar a
mudança de propriedades do aço AISI 316L consoante a variação de temperatura, já que o
relógio pode ser exposto a temperaturas diferentes e a caixa deve proteger os componentes
internos independentemente da temperatura à qual está exposta. Devido ás normas seguidas, o
teste foi feito até aos 300ºC, embora se deva referir que não é esperado que o relógio seja
exposto a temperaturas superiores a 50ºC, no entanto admite-se que este possa ultrapassar essa
temperatura em caso de exposição prolongada.
64
Figura 55 – Gráfico de tensão/deslocamento dos provetes de AISI 316L obtido no teste de
flexão em 3 pontos
Como o módulo de Young (E) é uma constante na fase elástica da curva de
tensão/deslocamento, sabemos que é igual ao declive da mesma. Aplicando uma regressão
linear aos gráficos obtidos, aproximando a linha de tendência apenas á fase elástica, obtemos o
valor do módulo de Young (E).
Na seguinte tabela apresentam-se os dados obtidos:
Tabela 21 - Tabela de resultados do teste de flexão em 3 pontos, Carga máxima (P), Tensão
máxima (σmax), Elongamento à tensão máxima (ε), Módulo de Young (E) e R2
Material P [N] σmax [MPa] ε [mm] E [GPa] R2
Provete 1 1347,4 1005,1 8,4 99,7 0,9996
Provete 2 1249,4 931,9 8,7 93,2 0,9996
Provete 3 1197,2 892,6 8,7 91,4 0,9999
Provete 4 1211,9 903,1 8,7 88,8 0,9998
Provete 5 1211,7 903,9 8,7 92,6 0,9996
Média 1243,5 927,3 8,6 93,1 0,9997
Desvio Padrão 61,2 45,9 0,1 4,0 0,0001
0
100
200
300
400
500
600
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Ten
são
ap
licad
a [M
Pa]
Deformação[mm]
Teste flexão em 3 pontos
65
Com o teste DMA determinou-se o módulo de memória em relação á temperatura dos
provetes de aço inoxidável AISI 316L (figura 56).
Figura 56 – Gráfico de variação do módulo de memória em função da temperatura dos
provetes de AISI 316L obtido no teste DMA
Tabela 22 – Tabela de resultados do
módulo elástico em relação á
temperatura
Os dados obtidos revelam que o módulo
aumenta até aos 50ºC, atingindo um valor máximo
e começando depois a diminuir. As diferenças do
módulo nas temperaturas de trabalho típicas de um
relógio de pulso são reduzidas (tabela 22).
Infelizmente, devido ao custo e pouca
disponibilidade dos materiais alternativos descritos
no âmbito deste trabalho foi impossível realizar
nestes os, muito necessários, ensaios mecânicos.
Material Módulo [GPa]
24,5ºC 50ºC
Provete 1 160,5 165,1
Provete 2 151,6 152,9
Provete 3 162,4 165,6
O autor considera importante a execução destes ensaios, mas considera ainda que a
validade da pesquisa bibliográfica justifica a decisão tomada de seguir este projeto
considerando o YTZP o material com mais mérito para a construção da caixa do relógio cujo
desenvolvimento é descrito neste trabalho.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200 250 300 350
Mó
du
lo (
GP
a)
Temperatura (ºC)
1
2
3
66
4.8. Arquitetura do Produto
Neste subcapítulo o autor descreve as considerações levadas a cabo a nível da arquitetura
do relógio de pulso a ser fabricado de acordo com as práticas que considera mais corretas para
que as especificações definidas sejam atingidas ou superadas.
Numa primeira fase, foi definido o posicionamento do mecanismo dentro dos limites
dimensionais desejados, por forma a que existisse o espaço necessário para as tolerâncias
mecânicas dos componentes móveis do mecanismo em relação aos vidros superior e inferior.
A caixa foi desenhada dentro dos limites geométricos impostos pelas especificações
definidas na fase de Identificação, não excedendo um diâmetro nominal de 41mm.
O conjunto do mecanismo e mostrador entra pela abertura inferior, e é seguro por um anel
de retenção, conforme exemplificado na figura abaixo.
Figura 57 – Vista em secção do primeiro projeto de conceito inicial
A resistência à submersão é garantida por um o-ring, cuja caixa está inserida na tampa
inferior, um I-ring entre os vidros e a sua superfície de encaixe, na caixa e na tampa inferior, e
também por um sistema de botão de ajuste roscado (figura 57).
Em ambos os conceitos a tampa inferior é fixada por parafusos, seis M1x0,5 no conceito
circular e quatro M1,5x0,75 no conceito em “almofada”.
Para cumprir com a gama de preços a que se propôs este produto, é desejável recorrer a
componentes disponíveis no mercado sempre que possível, já que na maior parte destes
componentes não existe valor acrescentado em ser o fabricante do relógio a produzi-los.
67
Exemplos destes componentes são o botão de ajuste das horas, os vidros e parafusos bem
como os elementos de vedação. Também podemos contar entre os componentes de compra
estandardizada, os elementos de fecho da bracelete e os encaixes das mesmas.
O autor decidiu utilizar um tipo de encaixe rápido nas braceletes, por forma a facilitar a
customização do relógio, tornando-o assim um artigo ainda mais pessoal para o consumidor
(figura 58).
Figura 58 – Exemplo do encaixe rápido considerado para o relógio a desenvolver [95]
As escolhas adotadas vão de encontro à experiência do autor no desenvolvimento de
relógios de pulso, mas é também enquadrada com os produtos avaliados na fase de
benchmarking.
4.9. Design for Manufacturing
Adotando uma abordagem metodológica de “Design for Manufaturing”, estudaram-se os
métodos de fabricação para o YTZP antes de desenvolver um modelo 3D CAD (Computer
Aided Design).
Conforme descrito no subcapítulo “Técnicas de Processamento de Cerâmicos”, é
necessário após o processo de sinterização da peça recorrer a outras técnicas de fabrico para
cumprir com os requisitos estéticos e tolerâncias dimensionais tais que garantam a boa
resistência à submersão do relógio.
Para criar zonas de elevado rigor dimensional, como as faces de contacto com a tampa ou
vidros, é necessário recorrer a métodos de fabrico abrasivos, devido á elevada dureza do YTZP.
68
As mesmas técnicas de fabricação com abrasivos são utilizadas para produzir os efeitos
estéticos desejados. A peça sinterizada será inicialmente polida e posteriormente algumas faces
serão sujeitas à ação de uma mó de calibre grosso para criar o efeito escovado por forma a gerar
um efeito de contraste.
Para diminuir os custos de produção, o autor utilizou duas abordagens diferentes no
momento de criar as caixas para o encaixe da bracelete nos seus suportes. Num dos conceitos
gerados anteriormente, a inclusão do furo onde o encaixe assenta é feita de forma angular, a 10º
de inclinação, conforme figura 59.
Figura 59 – Vista em seção da caixa de relógio com furos em angulo
No segundo conceito, o autor optou por fazer um furo a direito de ponta a ponta, conforme
exemplificado na figura 60.
Figura 60 - Vista em seção da caixa de relógio com furo ponta a ponta
69
As soluções de melhoria do design, por forma a melhorar o processo de fabrico permitem
diminuir custos sem comprometer o aspeto estético dos conceitos gerados.
Outras soluções podem ser adotadas caso o valor de construção torne o projeto menos
viável, como a utilização de apenas um tipo de acabamento superficial, polido ou escovado,
embora este tipo de soluções implique a descaracterização do design e perda de apelo estético,
algo muito importante para o consumidor-tipo deste género de produtos.
4.10. Prototipagem
4.10.1. Prototipagem Virtual
Para criar o modelo 3D CAD utilizou-se o software Solidworks 2016 da Dassault (figura
61) e o Fusion 360 da Autodesk (figuras 63 e 64). Inicialmente o autor recorreu ao Solidworks
2016 pela familiaridade que tinha com o software, mas acabou por utilizar o Fusion 360 no
desenvolvimento do segundo conceito pelas capacidades acrescidas que este software oferece
a nível de integração com sistemas de prototipagem virtual e fabricação aditiva, sendo que tem
ligação direta com o Keyshot 7, software utilizado na renderização foto realista dos conceitos
apresentados.
Ambos os Projetos de Conceito Inicial foram desenvolvidos à volta do mecanismo
escolhido, recorrendo a peças de compra quando possível. Aqui se incluem itens como vidros,
juntas de vedação, botão, parafusos e ponteiros.
Figura 61 - Modelo 3D do primeiro projeto de conceito inicial
70
O processo de renderização das imagens foto realistas foi feito no software Keyshot 7
64bits, da Luxion. Trata-se de um software com excelentes capacidades de produzir imagens
foto realistas rapidamente, com pouco tempo de setup graças a uma biblioteca de materiais e
cenas de luz bastante completa. O seu funcionamento é bastante semelhante a trabalhar num
estúdio de luz com câmara fotográfica. A maior falha deste software é a pouca margem de ajuste
de materiais e cenas de luz.
As imagens das figuras 62 e 65 foram produzidas na resolução de 1920x1080px, com
sombras e efeitos de luz avançados como refração avançada com efeitos cáusticos, reflexão,
oclusão ambiente e efeito de profundidade. Foram utilizados os 8 núcleos disponíveis do
processador da máquina utilizada, e as definições de qualidade foram calculadas pelo software
considerando um tempo de render de 2 horas.
Figura 62 – Renderização fotorealistica do primeiro projeto de conceito inicial
71
Figura 63 - Vista em secção do segundo projeto de conceito inicial
Figura 64 – Modelo 3D do segundo projeto de conceito inicial
72
Figura 65 – Renderização fotorealistica 3D do segundo projeto de conceito inicial
4.10.2. Prototipagem de modelos de teste
O método selecionado para fabricação dos dois protótipos físicos foi Direct Light
Projection (DLP), um processo de fabricação aditiva em que a luz de espectro visível é utilizada
para curar a resina camada a camada. Imagens de secção da peça a ser fabricada são projetadas
por um projetor de alta resolução sob um banho de resina, curando uma camada inteira a cada
projeção.
Outros métodos foram considerados, mas o DLP mostrou ser o mais adequado pela
definição e detalhe que consegue produzir. A fusão por feixes de eletrões foi considerada pela
capacidade de gerar peças em metal, tal como a impressão 3D, mas o detalhe não era o desejado
e havia a necessidade de acabar as peças geradas por métodos subtrativos, como o corte por
arranque de apara. LOM foi considerado para testar a possibilidade de execução de um dos dois
protótipos em fibra de carbono, mas o custo e a definição foram fatores que levaram a que esta
tecnologia não fosse utilizada. Pelo seu baixo custo e elevada disponibilidade, FDM foi outra
73
opção avaliada para a execução dos protótipos, mas as suas características de baixa definição
não eram apropriadas para gerar protótipos de caixas de relógios.
A tecnologia DLP não difere muito do SLA ou SLS que utilizam luz e resinas
fotossensíveis para criar os modelos gerados, mas consegue fazê-lo com um grande nível de
detalhe e rapidez.
Figura 66 – Processo de Direct Light
Projection [66]
A velocidade de fabrico é
geralmente rápida quando comparada
com outras tecnologias, já que consegue
curar uma camada inteira por cada
projeção (figura 66). Após o fabrico, as
peças são novamente sujeitas a um
processo de cura, desta vez por luz do
espectro ultravioleta (UV) [96].
Os resultados foram muito bons, sendo obtidas peças com elevada definição (figura 67 e
68), executadas com a empresa Shapeways. Foram abertos furos M1 e M1,6 para o fecho da
tampa inferior da caixa do relógio.
Figura 67 – Os dois protótipos com conceitos distintos
74
Figura 68 – Vista lateral dos dois protótipos e suas características geométricas
Com ambos os modelos físicos, em mão, foi possível decidir que, dos dois Projetos de
Conceito Inicial, o Segundo modelo iria ser escolhido como Conceito Final. Nesta decisão peso
principalmente a robustez do design, bem como o facto de ser um design mais facilmente
identificável.
4.11. Otimização
É caracterizado no presente subcapítulo a abordagem à implementação de melhorias após
a geração de dois protótipos para avaliação. O autor analisa vários aspetos do protótipo
selecionado. São eles:
• Robustez física da caixa
• Integração entre os vários componentes
• Fluidez estética do design
Foi feita também uma avaliação critica de melhoria ativa, ou seja, não só procurar
otimizar os aspetos críticos, mas também procurar melhorar outros aspetos como o “Design for
Manufacturing” ou até melhoria de especificações como a resistência à submersão.
75
No sentido de implementar melhorias, algumas alterações foram efetuadas ao modelo 3D
CAD original, sendo estas descritas abaixo:
• Diminuir a distância entre os suportes da bracelete, para adicionar robustez física
ao relógio porque seria difícil de evitar empenos no processo de sinterização em
características geométricas tão pequenas.
• Alterou-se a posição dos parafusos para permitir a integração de uma junta de
vedação tipo “O-ring” no interior da tampa inferior da caixa do relógio.
• Adicionou-se uma parede interior à tampa inferior da caixa do relógio para fazer
a interface com a junta de vedação tipo “O-ring”.
As alterações introduzidas deverão ser testadas num segundo protótipo físico antes de se
avançar para as amostras de produção. Não obstante, faz parte da conclusão final do autor
relativamente à otimização que as modificações implementadas vão de encontro aos objetivos
propostos para esta fase, observando-se melhorias a nível estético e de arquitetura do produto.
4.12. Verificação
Na última etapa da metodologia adotada IDOV, a Verificação, deve avaliar-se os
resultados obtidos no processo de conceção do produto para validar o trabalho de pesquisa e
desenvolvimento levado a cabo.
A metodologia utilizada foi a aplicação de uma ferramenta de Implementação de Função
de Qualidade (Anexo 2) em que se comparam as especificações utilizadas pelos principais
concorrentes em relação aos requerimentos dos consumidores.
Definem-se os requisitos em dois grupos, o primeiro referente à performance e
funcionalidade que as especificações definidas atribuem ao relógio, e o segundo dedicado ás
vantagens que as especificações selecionadas representam para os requerimentos estéticos do
relógio.
Atribuíram-se os valores de importância de cada requerimento de acordo com a pesquisa
de mercado, nomeadamente os resultados do questionário realizado, e verificou-se de que forma
as especificações selecionadas contribuem para que as espectativas dos consumidores sejam
atingidas.
O conceito gerado obteve uma pontuação relativa de 11 pontos, face aos 5 e 10 pontos
obtidos pelos principais concorrentes. Verificou-se que um dos concorrentes não cumpria os
76
requisitos apurados (Filippo Loretti), e o outro concorrente embora cumprisse os requisitos (Liv
Watches) o conceito desenvolvido e descrito nesta dissertação apresenta-se como uma opção
mais completa.
4.13. Trabalhos Futuros
Serve o presente subcapítulo para prever e preparar as fases seguintes na conceção deste
projeto. Embora sejam abordadas nesta dissertação as várias fases de conceção de produto
previstas no “Design for Six Sigma”, são, no entanto, omitidas as metodologias de introdução
deste produto no mercado.
É desejo do autor, continuar o processo de criar e introduzir o relógio descrito nesta
dissertação no mercado. Para tal, várias fábricas foram contactadas para oferecer cotação para
as diferentes partes do relógio, sendo que a quantidade mínima (MOQ) pedida rondava as 100
unidades.
Além destes custos, existe também o custo da ferramentaria necessária que é elevado
devido às características necessárias para trabalhar com Zirconia. Os melhores preços e MOQ
(Quantidade Mínima de Encomenda) propostos podem ser consultados na tabela 23.
Tabela 23 – Análise do custo de fabrico
Preço MOQ Tooling
Mecanismo 81,06€ 100 uni. n/a
Caixa 25,57 – 42,62€ 300 uni. 4262,40€
Juntas 2,00€ n/a n/a
Vidro safira 25,57€ n/a n/a
Braceletes 12,79€ 100 uni. n/a
Mostrador 12,79€ 100 uni. 400,00€
Fivelas 5,00€ Com gravação p/ +20 uni. n/a
Barras de mola 1,00€ n/a n/a
Ponteiros 3,00€ n/a n/a
Clips do mecanismo 5,00€ n/a n/a
Pendulo Personalizado 30,00€
100 uni. 426,20€
Montagem 40,00€ n/a
Total 260,83€ 5088,60€
77
Para fabricar 300 unidades, seria necessário um investimento inicial de 83,337.60€.
Sendo que o valor inicial para a venda por crowdsourcing seria de 600$, ou 511,50€, a margem
de lucro seria de cerca de 49%, excluindo impostos.
Numa primeira fase será fabricada a ferramentaria necessária para o fabrico dos diferentes
componentes e serão fornecidas amostras de produção nos materiais finais, incluídas no valor
inicial. Estas unidades de testes serão utilizadas para validar a ferramentaria produzida pelos
fabricantes e posteriormente enviadas a membros das comunidades de relojoaria, incluindo
jornalistas e reviewers que possam dar feedback relativo ao produto fabricado.
A introdução no mercado será feita a partir da plataforma de crowdsourcing Kickstarter,
que está bastante em voga na comunidade de colecionadores de relógio por fornecer opções
frescas que fogem aos mercados mais tradicionais. A revisão bibliográfica descreve o
descontentamento do mercado mais jovem com as ofertas tradicionais[97].
Paralelamente, espera o autor introduzir a marca e o relógio descrito no mercado nacional
através dos revendedores existentes, oferecendo o relógio ao mesmo valor de venda inicial em
crowdsourcing, sendo que o valor de revenda recomendado, e praticado através da venda num
canal on-line da marca, será de 150% do valor de venda inicial.
Desta forma, é esperado que o relógio descrito ao longo desta dissertação, munido das
especificações geradas num estudo completo e fundamentado, tenha difusão no nicho de
mercado dos colecionadores, mas também do público nacional.
78
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79
5. Conclusão
5.1. Introdução
O presente capítulo apresenta as conclusões deste estudo, recorrendo aos dados obtidos
na revisão bibliográfica, estudos experimentais e análise de mercado. As conclusões
apresentadas servem como base para justificar as opções escolhidas no caso de estudo bem
como avaliar as suas limitações. Por fim, são apresentadas sugestões para a continuação do
estudo do tema abordado na presente dissertação.
5.2. Considerações
O produto descrito neste documento não é revolucionário, mas responde à necessidade de
desenvolvimento numa área estagnada, rendida ao aço inoxidável AISI 316L, com diminutas
alternativas, principalmente num mercado de grande interesse para uma nova geração de
consumidores. As marcas de relógios de luxo tradicionais também oferecem relógios com
caixas em materiais cerâmicos, mas a relação de custo/benefício não representa o consumidor
moderno que não responde tanto à marca mas sabe identificar as características técnicas que
adicionam valor aos produtos desejados.
Os materiais apresentados neste trabalho mostram que existe espaço para abordar novas
tecnologias de materiais nesta gama de produtos, sem que isso ponha em causa as características
estruturais de relógios fabricados em materiais alternativos. Exemplo disto, é o material
cerâmico apresentado, que apesar de tradicionalmente esta classe de materiais ser associada a
um comportamento frágil, mostra que, segundo os dados obtidos na revisão bibliográfica, a sua
tensão máxima é comparável à do standard da indústria – o aço inoxidável AISI 316L. Mesmo
entre os compósitos, o material proposto, Forged Carbon®, mostra ser adequado apesar da sua
baixa tensão máxima graças á sua capacidade de absorver impacto, e mesmo a boa resistência
ao desgaste pode ser melhorada graças aos avanços na área de revestimentos cerâmicos de base
polimérica.
Recorrendo aos processos de fabricação disponíveis atualmente, é possível criar peças de
relojoaria com materiais de gama alta sem que o preço seja significativamente maior face aos
materiais mais convencionais, principalmente porque as quantidades de material a utilizar são
80
pequenas, sendo necessário apenas abater o custo da ferramentaria necessária para a fabricação
das peças.
Foi realizada um estudo de mercado recorrendo a questionários direcionados tanto à
população geral, como a grupos de entusiastas de relojoaria, para identificar o cliente e as suas
necessidades e requisitos. Foi efetuada uma pesquisa das ofertas existentes, quais os
concorrentes e qual o preço-ponto. Com base nestas informações criaram-se diretrizes para o
design e produziram-se dois Projetos de Conceito Inicial.
Considera o autor que se conseguiram atingir os objetivos propostos para este trabalho,
tendo sido feita a identificação de materiais geralmente utilizados em relógios, bem como o
estado da arte dos métodos de fabrico utilizados no fabrico de relógios ou técnicas de
processamento dos materiais considerados.
O autor desenvolveu conhecimentos sobre os materiais utilizados na construção de
relógios e as técnicas de fabricação utilizadas.
Ao longo do trabalho desenvolvido, o autor gerou dois protótipos semi-funcionais dos
conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho. Posteriormente selecionou-se um conceito o qual
foi validado recorrendo a uma ferramenta de Desenvolvimento de Função de Qualidade,
comparando com os principais concorrentes.
5.3. Limitações e trabalhos futuros
O presente trabalho aborda tanto questões técnicas em relação aos materiais a utilizar,
incluindo ensaios experimentais, como questões de estudo de mercado para o desenvolvimento
de um novo relógio que atenda ás necessidades do consumidor atual.
No aspeto mais técnico desta dissertação, é importante notar que os resultados obtidos
não foram de encontro ao existente na literatura pelo que se torna relevante repetir o estudo,
sendo sugestão do autor que se utilizem provetes fabricados com diferentes tecnologias,
incluindo fresagem e acabamento à mó, para garantir a maior precisão dimensional e
acabamento superficial com menor rugosidade.
Para mais, foi impossível obter provetes de dióxido de zircónio parcialmente estabilizado
com yttria para este estudo devido ao seu custo de fabrico, tal como não foi possível obter uma
amostra de Forged Carbon®. É então importante fazer o estudo destes materiais recorrendo á
mesma metodologia utilizada para o AISI 316L, já que na revisão bibliográfica os dados obtidos
81
provêm de testes diferentes, levados a cabo em condições diferentes, etc. o que diminui a
validade da comparação entre os valores obtidos.
A nível do estudo de mercado, deve-se assinalar a curta duração do mesmo, que limitou
o seu alcance. Para validar as conclusões deste estudo, é aconselhado que se efetue um novo
estudo de mercado de maior duração e com maior alcance.
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83
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Anexos
Anexo 1 – Questionário para estudo de mercado
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Anexo 2 – Quality Function Deployment
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![[BASES DE DATOS] 2.1.3 Requerimentos de Instalación.ppt](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/55cf9250550346f57b95745c/bases-de-datos-213-requerimentos-de-instalacionppt.jpg)
